
70億年前,三名宇宙旅行者一起踏上了史詩般的地球之旅。他們剛剛到達,他們帶來了《偉大的新聞》。他們令人驚訝的故事可以推翻理論物理學家數十年來的工作。
但是首先,介紹:科學家長期以來一直想知道時空的本質。阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)設想了這兩個概念是一種交織的織物,在整個宇宙中平穩延伸,在其包含物質的重量下翹曲。這種彈性的“時空”織物的平滑度意味著無論它多麼近距離檢查,都不會出現潛在的結構。即使在無限尺度上,織物也是完全純淨的。
這張時空面料的障礙是它不會與量子力學,描述亞原子顆粒的怪異行為的法律集。為了解釋行星和恆星之間的引力相互作用,愛因斯坦的理論工作精美;但是,嘗試描述沒有元素結構的織物上的夸克或電子,方程式變成廢話。
現代的“一切理論”試圖調和愛因斯坦對宇宙的全局視圖,該宇宙是由時空建造的,並用量子力學描述的宇宙的小規模圖片。這些理論中的大多數統稱為“量子重力”,認為時空畢竟不得平滑,而必須由離散的,看不見的構建塊組成,例如3D像素,或者科學家稱為“泡沫”。
但是,無論是真實的,這種時空像素似乎永久脫離了人類範圍。出於與顆粒位置中存在的不確定性有關的原因,理論表明像素應測量“普朗克長度”的大小,或者大約十億分之一的電子直徑。憑藉在如此無法訪問的規模上埋葬量子重力的關鍵證據,物理學家對如何確認或駁斥他們的想法感到不知所措。
然後,15年前發表在《自然》雜誌上的一篇論文提出了一種檢測時空像素的巧妙方法。 Giovanni Amelino-Camelia, a theoretical physicist at Sapienza University in Rome, and colleagues said the building blocks of space-time could be discovered indirectly by observing the way light of different colors disperses as it travels through the pixels on its journey across the universe, just as light spreads into its component wavelengths when it passes through the crystalline structure of a prism.只要一個人確定所有光子或光的顆粒,都完全同時留下了它們的來源,請測量在通勤到地球期間分散的不同波長的多少光子將揭示他們經過的像素的存在和大小。
到現在為止,此類研究一直不可行。
Amelino-Camelia告訴《生活中的小謎》:“我們很少有人暗示可以檢測到時空的結構,現在15年後的事實證明了我們是正確的。” [太空中的十大最奇怪的事物這是給出的
光線爆發
70億年前,在70億光年之外,一次伽馬射線爆發使一大堆光子流入太空。他們中的一些人前往地球。
當一個極其巨大的旋轉恆星自身崩潰時,會發生伽馬射線爆發,在不到一分鐘的能量中釋放出像我們的太陽在整個10億年壽命中散發出的能量一樣多。這些伽馬射線和其他充滿活力的光子的衝擊波是宇宙中最亮的事件。當伽瑪射線爆發發生時銀河系銀河系,科學家推測他們可能改變了地球的氣候並誘發了巨大的滅絕。值得慶幸的是,這些爆發是如此罕見,以至於它們通常會出現安全的距離 - 足夠遠,只有光霧的光子到達我們的星球。NASA的Fermi Gamma-ray太空望遠鏡於2008年被發射到軌道上,以掃描這些衝擊波過去的霧。
密歇根理工大學的天體物理學家羅伯特·尼米洛夫(Robert Nemiroff)最近查看了2009年5月費米望遠鏡檢測到的伽馬射線爆發的數據。
Nemiroff告訴《生命的小謎團》:“我們最初正在尋找其他東西,但是當這種發現的伽馬射線爆發中的兩個最高能量光子出現在一個毫秒內。”當物理學家更仔細地查看數據時,他們發現了其他兩個毫秒內的第三個伽馬光光子。
計算機模型表明,光子不太可能是通過不同的伽馬射線爆發或在不同時間發出的。因此,“在我們看來,這三個光子在不分散的情況下一起遍及整個宇宙的大部分地區,” Nemiroff說。儘管能量略有不同(因此有不同的波長),但在馬拉松跋涉到地球的過程中,這三個光子仍在非常親密的公司中。
許多東西 - 例如星星,星際塵 - 可能會分散光子。 Nemiroff說:“但是我們所知道的沒有什麼可以解散的伽馬射線光子。” “因此,我們得出的結論是,這些光子沒有分散。因此,如果它們沒有分散,那麼宇宙就會讓它們獨自一人。因此,如果宇宙是由普朗克級量子泡沫製成的,根據某些理論,它不會單獨留下這些光子。因此,這些類型的普朗克量子量泡沫不存在。”
換句話說,光子的近距離到達表明,如愛因斯坦所建議的那樣,時空是平滑的,而不是像現代理論所需的那樣被像素化 - 至少低於普朗克長度的規模,比以前探測的尺度較小。 Nemiroff說,該發現“幾乎可以證明(證明該時空平穩)對於某些參數。”
該發現於6月發表在《物理評論》雜誌上的雜誌上,威脅要通過廢棄一類試圖調和愛因斯坦理論與量子力學的理論來使理論上的物理學家回到幾十年中。但是並不是每個人都準備拋棄量子重力。 [人們問天體物理學家(和答案)的前3個問題這是給出的
其他效果?
“分析Nemiroff等人的報導非常好,這是一個驚人的證實,即可以完成對Planck規模的時空結構的研究,正如我們一些人很久以前所建議的那樣,” Amelino-Camelia說,Gamma Rays可以揭示時間時間的基礎。 “但是他們的分析證明時空是'具有普蘭克規模準確性的平穩'的說法相當天真。”
他說,為了證明普朗克級像素不存在,研究人員必須排除像素以不直接依賴於光子波長的方式分散光子的可能性。例如,像素可能會發揮更微妙的“二次”影響,或者可能具有稱為雙重脫髮的效果,該效果取決於光顆粒的極化。 Nemiroff和他的同事必須排除這些可能性和其他可能性。為了證明光子三重奏不是氟,結果將需要獨立的確認。必須觀察到第二組具有類似於第一個的特性的同時伽馬射線光子。
阿米諾 - 卡米莉亞(Amelino-Camelia)說:“至少對於量子重力問題的某些方法,這確實是回到繪圖板的情況。”
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