激進(jìn)的新理論最終可以統(tǒng)一物理學(xué)中最大的兩個框架

有些敵意是如此強大，以至于永遠(yuǎn)無法解決。貝蒂和瓊。蝙蝠俠與小丑。漢密爾頓和伯爾。

看起來該列表將包括廣義相對論和量子理論，兩個描述宇宙的數(shù)學(xué)框架，它們不能組合在一起。

但在新論文中，倫敦大學(xué)學(xué)院的物理學(xué)家喬納森·奧本海姆（Jonathan Oppenheim）聲稱已經(jīng)找到了解決他們分歧的方法。

它變得更好了——第二篇論文提出了一種通過實驗測試它的方法。

“量子理論和愛因斯坦的廣義相對論在數(shù)學(xué)上是不相容的，所以理解這個矛盾是如何解決的很重要。奧本海姆解釋道.

“時空應(yīng)該被量子化，還是應(yīng)該修改量子理論，或者完全是另一回事？”

宇宙在各個尺度上的行為并不統(tǒng)一，我們有不同的工具來探索和描述它。廣義相對論是描述引力相互作用在大尺度的物理宇宙中，基于引力彎曲時空的方式。

它可以用來預(yù)測宇宙;廣義相對論預(yù)測引力波,引力透鏡和一些黑洞的行為.

在更小的尺度上——原子和亞原子——引力并不像在相對論下那樣起作用。需要一套不同的規(guī)則來描述物質(zhì)的行為和相互作用方式。這就是量子理論。

幾十年來，物理學(xué)家一直在試圖弄清楚如何使這兩個規(guī)則集協(xié)同工作。相對論和量子理論領(lǐng)域在現(xiàn)實世界中相互作用，但科學(xué)家們一直無法弄清楚如何相互作用。

目前的想法是，引力可以以某種方式用量子理論來描述，或者量子化。這是諸如以下理論的背后原因弦理論和量子環(huán)理論。

但在他的論文中，奧本海姆提出了一個完全不同的選擇。如果時空不能被量子化，因為它完全由經(jīng)典物理學(xué)支配呢？

想象一下，現(xiàn)實是你的電腦或手機屏幕。你可以清楚地看到大圖，但如果你在屏幕上使用放大鏡，你會看到它是由很小的單元組成的。

根據(jù)量子理論，這就是宇宙。如果你放大得足夠遠(yuǎn)，它是由微小的基本單位或量子組成的，喜歡屏幕上的像素.如果時空不是量子的，那么放大多遠(yuǎn)都無關(guān)緊要;它將永遠(yuǎn)是光滑的。

然而，根據(jù)奧本海姆的理論，時空不僅會是平滑的，還會變得搖擺不定和不可預(yù)測。

這是它變得可測試的地方。這種搖擺不定將導(dǎo)致可測量性質(zhì)的波動大于量子理論預(yù)測的波動。

通過正確的實驗，物理學(xué)家可以尋找這些波動。

“我們已經(jīng)證明，如果時空不具有量子性質(zhì)，那么時空曲率中一定存在隨機波動，這些波動具有可以通過實驗驗證的特定特征。物理學(xué)家扎克·韋勒-戴維斯（Zach Weller-Davies）說倫敦大學(xué)學(xué)院。

“在量子引力和經(jīng)典引力中，時空必須在我們周圍經(jīng)歷劇烈和隨機的波動，但其規(guī)模我們尚未能夠檢測到。但是，如果時空是經(jīng)典的，那么波動必須大于一定尺度，而這個尺度可以通過另一個實驗來確定，在這個實驗中，我們測試我們可以將一個重原子放入多長時間重合在兩個不同的地方。

現(xiàn)在，相對論和量子力學(xué)的問題是一個大問題。解決這個問題需要絕對非凡的證據(jù)，而我們離那還很遠(yuǎn)。

奧本海姆的理論當(dāng)然遭到了科學(xué)界的反對。

事實上，物理學(xué)家們卡洛·羅維利和杰夫·佩寧頓感覺如此強烈，以至于量子理論可以描述他們所擁有的引力以 5,000：1 的賠率與奧本海姆簽約.

卡洛主動提出給我 5000 個彩色球，這樣我就可以玩 bazinga：https://t.co/teDCXmj9w4如果他贏了，我會給他一個紅球。但我不玩bazinga，他似乎對我的提議不感興趣：50毫升橄欖油或葡萄酒？ .00002 比特幣？一包薯片？我的家？2/

— 喬納森·奧本海姆 （@postquantum）1月 21， 2021

但即使在實驗中也一無所獲可以告訴我們重要的事情，因此無論實驗結(jié)果如何，我們都可以從中學(xué)到一些有趣和有價值的東西。

“測試時空本質(zhì)的實驗需要付出巨大的努力，但從理解自然基本規(guī)律的角度來看，它們非常重要。物理學(xué)家 Sougato Bose 說倫敦大學(xué)學(xué)院，他沒有參與這些論文。

“我相信這些實驗是觸手可及的——這些事情很難預(yù)測，但也許我們會在未來20年內(nèi)知道答案。

奧本海姆的理論已發(fā)表在物理評論 X.一個旨在測試它的實驗在自然通訊.

寶寶起名