的基石量子力学不只是描述无穷小的亚原子粒子的行为? 一位著名的天体物理学家说,它还控制着宇宙中最大和质量最大的物体的运动。
爱因斯坦的理论通常被认为是天文尺度物理学的可靠关键,但行星科学家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)(九号行星名声)说量子力学还可以描述太空中令人费解的巨大物体的演化,这听起来很神奇。
在加州理工学院教授行星物理学期间,巴特金正在探索以下概念:天体物理圆盘? 有时称为吸积盘? 巴特金发现了巨大的自引力物质漩涡描述被称为“已知宇宙中最普遍的物体之一”。
这是因为这些类型的圆盘似乎无处不在:行星围绕形成太阳系的恒星运行,而太阳系又围绕超大质量行星运行在银河系中心。
但是,虽然这些圆盘一开始可能是圆形的,但经过一段漫长的时间,它们会产生波纹和扭曲,表现出天体物理学家仍然无法明确解释的巨大扭曲。
它与所谓的薛定谔方程相距甚远? 量子力学的数学核心? 以奥地利物理学家欧文·薛定谔的名字命名。
“[薛定谔]意识到,你无法将电子、原子或宇宙中任何其他最小的部分描述为台球,而当你期望它们出现时,它们就会准确地出现在你期望的位置,”布伦丹·科尔解释了2016 年《科学警报》。
“相反,你必须假设粒子的位置在空间中分散,并且它们只有一定的概率出现在你认为它们在任何时间点都会出现的地方。”
这种现象在 1926 年发表时被称为薛定谔方程,描述粒子的状态就一个波函数。
但根据巴特金的新研究? 近一个世纪后到来? 该方程不仅仅用于描述粒子。 许多更大的事物似乎也受到这些量子计算的控制。
在研究称为微扰理论的量子物理学领域,以了解它如何以数学方式表示天体物理圆盘演化中的力,解释这些巨大物体如何在亿万年中扭曲时,巴特金发现了一些非凡的东西。
在理论上,天体物理盘可以被建模为一系列同心线,它们彼此之间缓慢交换轨道角动量。
考虑到这些磁盘的巨大范围和大小? 以及其中包含数量惊人的行星、恒星和星系结构? 它可能会变得相当复杂,这时建模就会出现惊人的变化。
“当我们对圆盘中的所有材料进行此操作时,我们可以变得越来越细致,将圆盘表示为越来越多的越来越细的电线,”巴特金解释说。
“最终,你可以将圆盘中的导线数量近似为无限,这使你可以在数学上将它们模糊在一起形成一个连续体。当我这样做时,令人惊讶的是,薛定谔方程出现在我的计算中。”
根据巴特金的说法,随着时间的推移,使天体物理圆盘扭曲的大规模扭曲的行为与粒子类似,它们在圆盘材料内传播的方式可以用控制所谓量子的相同数学来解释。散射理论。
巴特金承认薛定谔方程的这种应用“不能作为更复杂的数值模拟的一般替代品?[但]可以有意义地用于为数值结果提供定性背景”。
尽管如此,令人惊奇的是,一个用于描述小到看不见的物体行为的方程也可以应用于深奥的引力的行为,这种引力是如此巨大和遥远,以至于科学家们现在才开始理解它们。
“这一发现令人惊讶,因为当观察光年量级的距离时,薛定谔方程不太可能出现,”巴特金说。
“从某种意义上说,代表天体物理盘的扭曲和不平衡的波与振动弦上的波没有太大不同,而振动弦本身与盒子中量子粒子的运动没有太大不同。
“回想起来,这似乎是一种明显的联系,但开始揭示这种互惠性背后的数学支柱是令人兴奋的。”
研究结果报告于英国皇家天文学会每月通知。