
70亿年前,三名宇宙旅行者一起踏上了史诗般的地球之旅。他们刚刚到达,他们带来了《伟大的新闻》。他们令人惊讶的故事可以推翻理论物理学家数十年来的工作。
但是首先,介绍:科学家长期以来一直想知道时空的本质。阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)设想了这两个概念是一种交织的织物,在整个宇宙中平稳延伸,在其包含物质的重量下翘曲。这种弹性的“时空”织物的平滑度意味着无论它多么近距离检查,都不会出现潜在的结构。即使在无限尺度上,织物也是完全纯净的。
这张时空面料的障碍是它不会与量子力学,描述亚原子颗粒的怪异行为的法律集。为了解释行星和恒星之间的引力相互作用,爱因斯坦的理论工作精美;但是,尝试描述没有元素结构的织物上的夸克或电子,方程式变成废话。
现代的“一切理论”试图调和爱因斯坦对宇宙的全局视图,该宇宙是由时空建造的,并用量子力学描述的宇宙的小规模图片。这些理论中的大多数统称为“量子重力”,认为时空毕竟不得平滑,而必须由离散的,看不见的构建块组成,例如3D像素,或者科学家称为“泡沫”。
但是,无论是真实的,这种时空像素似乎永久脱离了人类范围。出于与颗粒位置中存在的不确定性有关的原因,理论表明像素应测量“普朗克长度”的大小,或者大约十亿分之一的电子直径。凭借在如此无法访问的规模上埋葬量子重力的关键证据,物理学家对如何确认或驳斥他们的想法感到不知所措。
然后,15年前发表在《自然》杂志上的一篇论文提出了一种检测时空像素的巧妙方法。 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.只要一个人确定所有光子或光的颗粒,都完全同时留下了它们的来源,请测量在通勤到地球期间分散的不同波长的多少光子将揭示他们经过的像素的存在和大小。
到现在为止,此类研究一直不可行。
Amelino-Camelia告诉《生活中的小谜》:“我们很少有人暗示可以检测到时空的结构,现在15年后的事实证明了我们是正确的。” [太空中的十大最奇怪的事物这是给出的
光线爆发
70亿年前,在70亿光年之外,一次伽马射线爆发使一大堆光子流入太空。他们中的一些人前往地球。
当一个极其巨大的旋转恒星自身崩溃时,会发生伽马射线爆发,在不到一分钟的能量中释放出像我们的太阳在整个10亿年寿命中散发出的能量一样多。这些伽马射线和其他充满活力的光子的冲击波是宇宙中最亮的事件。当伽玛射线爆发发生时银河系银河系,科学家推测他们可能改变了地球的气候并诱发了巨大的灭绝。值得庆幸的是,这些爆发是如此罕见,以至于它们通常会出现安全的距离 - 足够远,只有光雾的光子到达我们的星球。NASA的Fermi Gamma-ray太空望远镜于2008年被发射到轨道上,以扫描这些冲击波过去的雾。
密歇根理工大学的天体物理学家罗伯特·尼米洛夫(Robert Nemiroff)最近查看了2009年5月费米望远镜检测到的伽马射线爆发的数据。
Nemiroff告诉《生命的小谜团》:“我们最初正在寻找其他东西,但是当这种发现的伽马射线爆发中的两个最高能量光子出现在一个毫秒内。”当物理学家更仔细地查看数据时,他们发现了其他两个毫秒内的第三个伽马光光子。
计算机模型表明,光子不太可能是通过不同的伽马射线爆发或在不同时间发出的。因此,“在我们看来,这三个光子在不分散的情况下一起遍及整个宇宙的大部分地区,” Nemiroff说。尽管能量略有不同(因此有不同的波长),但在马拉松跋涉到地球的过程中,这三个光子仍在非常亲密的公司中。
许多东西 - 例如星星,星际尘 - 可能会分散光子。 Nemiroff说:“但是我们所知道的没有什么可以解散的伽马射线光子。” “因此,我们得出的结论是,这些光子没有分散。因此,如果它们没有分散,那么宇宙就会让它们独自一人。因此,如果宇宙是由普朗克级量子泡沫制成的,根据某些理论,它不会单独留下这些光子。因此,这些类型的普朗克量子量泡沫不存在。”
换句话说,光子的近距离到达表明,如爱因斯坦所建议的那样,时空是平滑的,而不是像现代理论所需的那样被像素化 - 至少低于普朗克长度的规模,比以前探测的尺度较小。 Nemiroff说,该发现“几乎可以证明(证明该时空平稳)对于某些参数。”
该发现于6月发表在《物理评论》杂志上的杂志上,威胁要通过废弃一类试图调和爱因斯坦理论与量子力学的理论来使理论上的物理学家回到几十年中。但是并不是每个人都准备抛弃量子重力。 [人们问天体物理学家(和答案)的前3个问题这是给出的
其他效果?
“分析Nemiroff等人的报道非常好,这是一个惊人的证实,即可以完成对Planck规模的时空结构的研究,正如我们一些人很久以前所建议的那样,” Amelino-Camelia说,Gamma Rays可以揭示时间时间的基础。 “但是他们的分析证明时空是'具有普兰克规模准确性的平稳'的说法相当天真。”
他说,为了证明普朗克级像素不存在,研究人员必须排除像素以不直接依赖于光子波长的方式分散光子的可能性。例如,像素可能会发挥更微妙的“二次”影响,或者可能具有称为双重脱发的效果,该效果取决于光颗粒的极化。 Nemiroff和他的同事必须排除这些可能性和其他可能性。为了证明光子三重奏不是氟,结果将需要独立的确认。必须观察到第二组具有类似于第一个的特性的同时伽马射线光子。
阿米诺 - 卡米莉亚(Amelino-Camelia)说:“至少对于量子重力问题的某些方法,这确实是回到绘图板的情况。”
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