当谈到物理学时,引力几乎统治着我们在宇宙中看到的一切——它使行星绕恒星运行,恒星绕恒星运行,而且,好吧,我们所有人都被困在这个星球上。
但是,尽管宇宙中所有的大质量物体都会对引力产生影响,但研究人员再次未能证明引力和量子力学之间的联系。
换句话说,引力似乎并不关心量子世界。这对我们建立万有理论的希望来说是一种失望。
不过,让我们回到这里,因为所有这些量子/经典的东西都可以变得有点混乱。
在物理学中,我们基本上有两种理论可以解释宇宙——经典物理学,它涵盖了 20 世纪之前所做的所有工作,并描述了几乎所有你能看到的东西的行为——行星、恒星、人类等。
然后是量子力学,这是一种更新、更前卫的方法,它试图解释宇宙中所有最小粒子的奇怪行为,例如光子、电子和难以捉摸的粒子。。
但你可能听说过物理学家真的想统一这两种理论来创建一个“万有理论”它可以解释整个宇宙,无论是可观测的还是微小的,都用一组简洁的方程来解释。
这项最新研究是这一尝试的一部分——来自武汉华中科技大学的中国科学家团队使用了一种新技术来寻找重力和重力之间的联系。量子自旋,这将是经典物理学和量子物理学相关的证据。
所以,根据- 经典物理学的定义理论 - 重力的影响对于所有物体都是相同的。
这被称为等价原则,这基本上意味着,由于重力,具有完全相同质量的物体如果在真空内自由落体,将遵循相同的轨迹。
尽管这听起来很疯狂,但从那以后我们已经一次又一次地观察到它伽利略首先测试了它(由于空气阻力的影响,这并不完美)1589 年的比萨斜塔 - 您甚至可以在下面的视频中看到它的实际效果:
但科学家假设如果经典物理学和量子力学之间存在某种联系,那么——至少在某个小层面上——重力的作用应该根据物体的量子自旋而略有不同。
量子自旋是一种内在角动量,它描述了电子或原子正在做什么,基本上,如果我们能发现它对重力产生影响,那么对于统一理论的前景来说将是非常有希望的。未来。
研究人员过去曾尝试寻找这种量子对引力的影响,但都以失败告终,但在最新的实验中,中国团队通过在一台计算机上重现伽利略著名的比萨斜塔自由落体实验来对其进行测试。规模非常非常小。
他们采用了两个自旋相反的铷原子,将它们冷却到绝对零以上的百万分之几度,然后将它们放入真空管中。
然后,他们用激光束从下方轻轻踢了它们一下,推动它们在管子中向上移动,然后最终再次落到底部。创建一个上升和下降的原子“喷泉”。
研究人员使用一种称为原子干涉测量的技术,利用原子的波动特性以令人难以置信的细节监测它们的运动,准确地测量了原子每次下落的速度。
他们发现,尽管两个原子的自旋相反,但它们的自由落体加速度却彼此一致,误差在千万分之一之内——这几乎是完全相同的。
它表明引力对量子自旋的影响精确为零,这对于未来的统一理论来说是有问题的。
但是——这是一个很大的但是——这项研究只是表明,重力对重力没有影响我们可以测量。正如历史所表明的那样,科学家在测量事物方面不断进步。
因此,请做好准备,为未来几年进行更多此类研究做好准备。如果有人发现重力行为的变化,我们就可能离万有理论更近了一步。如果我们不这样做,那么,可能性是同样令人兴奋……观察这个空间。