爱因斯坦错了吗?一些物理学家正在质疑他的时空理论

时间和空间的科学就是一部新理论推翻旧理论的历史:地心说被哥白尼的日心说推翻;牛顿的万有引力解释了为什么地球会绕着太阳,月亮又绕地球运转;爱因斯坦又提出宇宙万物均处于平滑的四维时空结构中,引力不过是时空扭曲的结果。现在,量子理论似乎又要将爱因斯坦的理论推翻。

薛定谔猫的思想实验让大众知晓了量子时空的奇怪性:一个粒子可以同时存在于两个位置,直到它被我们观察。在观察之前,它只是一种概率的存在。

这种特性无法和爱因斯坦的平滑四维时空理论相协调。如果按照爱因斯坦的说法,时空会受到物质和能量的扭曲,但在量子物理学当中,物质和能量同时存在于多个状态中,它们既可以存在于此地,也可以存在于别处。

爱因斯坦错了吗?一些物理学家正在质疑他的时空理论-时光屋

德国法兰克福高等研究院的理论物理学家萨宾·霍森菲尔德说:“引力场不能同时存在于两个地方。那么它在何处?没人能回答这个问题。这有点令人尴尬。”

同时用广义相对论和量子理论去解释也行不通。理论物理学家开始用一些奇怪的理论去调和这种矛盾,诸如弦理论,回圈量子引力论等。然而,还没有实验可以证明弦理论认为的11个纬度确实存在。回圈量子引力学者认为的时空是由一系列交织的环组成的理论也无法证实,因为他们所指的时空真的太小了,仅仅在普朗克尺度的水平上才很会显现,大约是1.6米x10的负35方的尺度。如果时空仅仅在普朗克尺度上才有所不同,那么这将很难在任何粒子加速器中进行实验,科学家需要一个比大型强子对撞机强1000万倍的原子粉碎机才行验证这种理论。

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爱因斯坦认为,时空就像一个舞台,无论演员是否存在,它都会依然存在。换句话说,即使没有恒星或行星在运行,时空仍然存在。但是,法国理论物理学家洛朗·弗雷德尔,加拿大物理学家罗伯特·利和美国物理学家乔丹·米尼克认为,这种说法并不正确。

他们认为:时空并非独立于其中的物体而存在。时空是由对象交互的方式定义。时空成为量子世界本身的产物,而不是与之结合的东西。

这种理论被称为“模块化时空”。听起来有些古怪吧,但却是解决问题的一种非常好的方法。这种理论能够解释爱因斯坦疑惑的“幽灵般的远距效应”,也就是粒子的远距离纠缠现象。

模块化时空学说派的科学家一直在完善其理论,比如将时间拟合到模型当中,他们正在取得缓慢的进展。和回圈量子引力学试图量子化引力不同,模块化时空理论似乎是在“引力化”量子世界。

目前,爱因斯坦的时空理论仍然物理学界的“君王”,但新的挑战者们已经出现,但我们还看不到哪个最有可能成功。

如果新的理论成为新王者,它将会改变人类对时间,空间以及的量子世界的理解,从而对未来的技术产生巨大的影响。

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