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新理论将爱因斯坦引力与量子力学结合起来

本站发布时间:2023-12-16 13:47:47

今天,伦敦大学学院(UCL)物理学家同时发表了两篇论文,阐述了一种医学理论,该理论在重力和量子力学方面是一致的,而爱因斯坦的空间时间概念是由物理学家们共同建立的

现代物理学有两个支柱:一方面是量子理论,它控制着宇宙中最小的粒子,另一方面是爱因斯坦的广义相对论,它通过时空的终结来解释引力但这两种理论是相互矛盾的,和解在一个多世纪以来一直是泛滥的

以前的假设是爱因斯坦的重力理论必须被修改或“量化”,以符合量子理论这是引力、弦理论和环量子引力理论的两个候选方法

但由Jonathan Oppenheim教授(加州大学物理与天文学系)开发的新理论,以及在PhysicalReviewX(PRX)中的帮助下,通过测试时空来考虑和采取替代方法的挑战可能是经典的——也就是说,不受量子理论的控制

该理论被称为“经典代数引力的后量子理论”,而不是改变时空,它修改了量子理论,并预测了时空本身所介导的可预测性的内在分解这导致了时空中的一系列剧烈波动,这些波动比量子理论下的情况更大,使物体的表观重量在测量和判断时是可以预测的

第二篇论文,在NatureCommunications和Oppenheim教授的前PhD研究中同时发表,研究了该理论的一些序列,并提出了一个实验:非常精确地测量聚集体,以确定其重量随时间的推移而出现

例如,国际度量衡局通常会称量1公斤的质量,而这些质量过去是1公斤的标准质量如果其1kg测量值的变化必须大于所需的格式一致性,则可以使用该理论

实验的结果,或其他将证实时空的量子与经典曲率的证据,是奥本海默教授、卡洛·罗维利教授和杰夫·佩宁顿博士之间5000:1奇数的结果——分别是量子环重和弦理论的领先比例

在过去的五年里,UCL研究小组一直在对该理论进行压力测试,并对其序列进行了分析

奥本海姆教授说:“量子理论和爱因斯坦的广义相对论在数学上是不相容的,所以理解这种矛盾是如何解决的很重要。时空应该被量化吗,还是我们应该修改量子理论,或者是什么?现在我们有一个一致的基本理论,其中时空不被量化,这是任何人的猜测。”

联合作者ZachWeller Davies是UCL的博士研究人员,他帮助开发了实验建议,并对理论本身做出了关键贡献,他说:“这一发现不仅有助于理解重力的基本性质,而且还为观测定量重力提供了新的问题。

”我们已经证明,时空并不具有量子性质,因此时空的守恒中存在大量波动,这些波动具有可以通过实验验证的特殊特征

“在超量子引力和经典引力中,时空必须处于一个我们无法检测到的范围内,但其范围必须大于某个范围,并且这个范围可以通过其他实验来确定,在这些实验中,我们可以假设两个不同位置的重力和重力的叠加。”

合著者CarloParaciarian和Barbara&Scaron博士;oda的分析和数字计算有助于指导该项目,他表示,这些实验可以确定重力的量子理论是否是正确的方法

DrŠoda(前UCLPhysics&Astronomy,现就职于加拿大理论物理外围研究所)说:“由于积分是通过空间和时间的边界来表现的,我们发现了一个问题,即它是量子流还是经典流。””.

Sparaciari博士(加州大学物理与天文学系)说:“尽管实验效果很好,但物体的重量需要达到最高精度

“但如果指数是从每一个一般的消费开始的,我们可以证明两个可测量量之间的关系——时空波动的范围,以及任何长的物体,例如物体或应用程序,以调查两个不同位置的重叠位置。我们可以通过实验来确定这两组量。”

Weller Davies补充道:“Adelicate公司必须存在大量的非物质物质,这些物质可以与经典的时空相结合。在原子的半径之间必须有基本的平衡,并且需要更大的时空变化范围。”

该提案试图通过寻找一种称为“万有引力介导角”的东西来验证时空的数量

SougatoBose教授(加州大学物理与天文学系)说:“测试时空特征的实验需要付出巨大的努力,但从理解自然界基本规律的角度来看,这一点非常重要。我相信这些实验的范围很广——这些东西对预测很有启发性,但可能在未来20年内还远远不够。”

后量子理论的简化是基于引力的量子理论的数量和有问题的“测量假设”是不必要的,因为量子叠加必须在它们与经典时空的相互作用中保持平衡

这一理论激发了奥本海姆教授试图解决漏洞信息问题的努力根据标准量子理论,一个进入黑洞的物体应该以某种方式立即返回,因为它的信息不会被破坏,但它违反了一般的活动性,也就是说,你永远不知道穿过黑洞的物体


来源:

Materials provided by
University College London.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Jonathan Oppenheim, Carlo Sparaciari, Barbara Šoda, Zachary Weller-Davies.
    Gravitationally induced decoherence vs space-time diffusion: testing the quantum nature of gravity. Nature Communications, 2023; 14 (1) DOI: 10.1038/s41467-023-43348-2

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