物理学|在量子世界,时间没有意义?(转)( 三 )


不幸的是 , 迄今为止Kucha研究过的各类时钟针对同一系统分别得出了不同的量子表述和预测 。 Kucha解释道:“将任何一种时钟置于时空中 , 都可以拿来计算量子力学并得到的相对应的结果 。 但一旦你换了一种时钟 , 比如基于电场的 , 就会得到完全不同的结果 。 现在很难评判其中哪个是对的 , 亦或两者均不正确 。 ”
【物理学|在量子世界,时间没有意义?(转)】不止如此 , 选用的时钟最后还必须不能被碾碎 。 量子理论认为空间被分割的程度存在一个极限 。 能够想象的时空量子颗粒最小直径是10-33 厘米 , 也就是普朗克长度 。 在这个无限小的尺度内 , 时空曲率变得跳跃且不连续 , 时间和空间都开始离散化 , 并随着“不确定性泡沫”时隐时现 。 正如物理学家Paul Davies在《关于时间》(About Time)这本书中所写的 , “你必须想象所有可能的几何结构——所有可能的时空 , 空间扭曲和时间扭曲交织在一起形成一种复合体 , 或者说是‘泡沫’” 。
只有充分发展的量子引力理论才能展示在如此小的时空尺度下所发生的一切 。 Kucha推测 , 目前广义相对论中一些尚未发现的性质在这个尺度下不会发生量子涨落 , 而有可能是连续的 。 如果这一猜想成立 , 该性质便能够用作Kucha一直以来在寻找的时钟 。 Kucha怀着这样的希望继续探索着一个又一个可能 。
忘记时间
Kucha一直尝试借助一种时钟将广义相对论嵌入量子力学框架中 。 但许多研究广义相对论的物理学家却认为应该反过来考虑——将量子力学融入广义相对论 , 把时间作为一个维度来考虑 。 法国理论物理中心的物理学家Carlo Rovelli便是拥护者之一 。
“忘掉时间吧 , 它只是一个简单的实验事实 。 ”Rovelli表示 。 他致力于找出不需要时间的量子引力理论 。 为了简化计算 , 他和同事Abhay Ashtekar、Lee Smolin一起建立了一个不需要时钟的理论空间 。 借助于此 , 他们使用了一套新的变量改写爱因斯坦的广义相对论 , 以便更容易地理解和适应量子尺度 。
他们的理论使得物理学家们能够以一种新的方式去探索引力在亚原子尺度的表现 。 但真的有可能完全不以时间为参考吗? “从一开始的狭义相对论到后来的广义相对论 , 时间的经典概念越来越弱 。 我们的思考也需要时间 , 但事实上我们需要时间思考的这件事并不意味着时间就是真实的 。 ” Rovelli补充道 。

物理学|在量子世界,时间没有意义?(转)
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另一种时间观:部分物理学家认为时间像温度和压力那样 , 是物质的一种自然属性 。 图片来源:pixabay
Rovelli坦言 , 将时间从最基本的物理定律中剔除可能需要巨大的概念跨越 , 就像16世纪哥白尼推翻“地心说”并提出“日心说”时科学家们需要做的那样 。

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