空间和时间是纠缠的幻觉吗？答案可能在黑洞里
这个故事是我们“宇宙视角”特辑的一部分，在其中，我们直面宇宙的惊人浩瀚以及我们在其中的位置。点击此处阅读本系列的其余内容。 我们倾向于认为时空是宇宙的底层结构。但它是否真的是基本结构，还是源自某种更深层次的东西，这个问题让物理学家们彻夜难眠。“这不仅仅是一个喝啤酒时讨论的哲学问题，” 玛丽卡·泰勒 英国伯明翰大学教授。“这实际上是人们在计算时要考虑的一个因素。” 最好的起点是量子力学，它描述了亚原子粒子的行为。众所周知，该理论违反直觉，其核心原则之一是粒子之间的联系可以超越我们通常的空间和时间概念。这是通过一种称为纠缠的现象发生的，在这种情况下，即使相隔半个宇宙，粒子也可以影响彼此的属性。 宇宙学家现在普遍认为纠缠与空间的出现密切相关。如果我们知道两个量子粒子之间的纠缠程度，我们就可以推导出它们之间的距离。对一个由许多粒子组成的网络进行同样的操作，你就会开始形成一个几何体，我们所说的空间可以从中出现。那么，也许空间就是从量子纠缠中产生的。 纠缠与时空 此外，作为万物理论候选者的弦理论的进展表明，太空中发生的事情可以通过该空间外表面或边界上保存的数据来完全描述……
“裸”奇点揭示了量子时空的什么
adbobe stock/Erika Eros/Alamy/collarge ryan wills 在黑洞深处，宇宙扭曲得超乎想象。在这里，在密度无限大的某个无限小点上，宇宙的结构扭曲得如此离谱，以至于描述质量如何弯曲时空的阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论不再有意义。在奇点处，我们的理解土崩瓦解。 尽管奇点令人望而生畏，但每个奇点至少都安全地藏在黑洞的事件视界内，也就是我们无法看见的边界之外。这不仅使它们不被人看到，而且还阻止了它们预示的未知影响（即不可预测性的恐怖）渗入更广阔的宇宙。但如果奇点最终可以存在于黑洞之外呢？ 近年来，广义相对论证明了这一点，这为这个问题提供了新的动力，促使理论学家从更深层次的角度探究奇点，将最新探索引力量子基础的见解融入其中。他们已经意识到，这种新方法“颠覆了”我们对奇点的看法， 内塔·恩格尔哈特 在麻省理工学院。 公平警告：这项工作将带我们进入一些复杂的物理学。但通过以这种方式处理奇点，恩格尔哈特和她的同事正在破译量子领域和经典引力之间的神秘联系——并强化了革命性的想法……
不确定的因果关系如何引导我们建立量子引力理论
杯子掉下来会导致它摔碎——是吗？ 阳光明媚/盖蒂图片社 你把杯子掉在地上，杯子就碎了。我按一下电灯开关，灯泡就亮了。因果相随——这是宇宙的一条铁律。也许，除了在基本层面上。因为当我们处理电灯开关背后的电子和灯泡中将电能转化为光的原子时，因果关系似乎要模糊得多。 2017 年，奥地利维也纳大学的一个研究小组描述了一项实验，该实验表明，在原子和粒子的量子领域，不可能说出哪些观察结果是结果，哪些是原因。用进行实验的研究人员的话来说，这是“首次对具有不确定因果顺序的过程做出决定性证明”。 然而更广泛的研究界并没有放弃他们的咖啡杯。 相反，至少对于一些寻求弄清楚时空从何而来的人来说，这是一个受欢迎的消息。 对他们来说，一种量子引力理论（其中时空将是宇宙更基本成分的一种突现属性）可能必然缺乏日常生活中明确的单向因果关系。 正如阿尔伯特·爱因斯坦的相对论所描述的，时空在定义事件顺序时已经存在一些模糊性。 人们以不同的方式穿越时空，有不同的“参照系”，而那些以不同方式移动的人并不总是…… 1716282281 #不确定的因果关系如何引导我们建立量子引力理论 2024-05-20 17:00:00