時空可能是大爆炸不久後出現的彩虹

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就像一個棱鏡可以依照能量把白光分散成彩虹,時空也可以對物質做同樣的事

一份在Physics Letters B的報告提到,物質的能量決定它如何與時空相互作用。粒子穿越現在的宇宙就像光穿梭在真空一樣,但是在大爆炸不久後,它們可能類似於光子遇到玻璃稜鏡一般,依其能量等級決定它與物質和時空相互作用的方式。

光可以形成彩虹,因為它含有不同能量的光子,因此我們看到形成彩虹各種不同的顏色。稜鏡使它們彎曲,因此所有在一個特別能量之中的光子聚在一起,形成光譜。華沙大學(University of Warsaw)的 Professor Jezry Lewandowski教授,提出一個時空可以像稜鏡一般作用,創造出物質彩虹的方法,而創造此嚴密景象的點子是受到Thomas Pynchorn的暢銷作品《萬有引力之虹》(Gravity’s Rainbow)的暗示而來。

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Lewandowski在一份陳述中表示:「兩年前我們曾報告提及,在我們的量子宇宙模型中,不同形式的粒子以其稍為不同的性質,感覺時空的存在。而現在事實證明,情況甚至更為複雜。我們發現了一個非常一般運作機制,藉此我們知道,一個特定的粒子所感受的時空結構,不僅是必須以它的形式,而且還會以它的能量不同而改變。」

如今物理學家掙扎於要使廣義相對論與量子力學能夠一致;在廣義相對論上,到目前為止,已有大規模關於重力行為的說明成功地獲得證實,而在量子力學很微小的尺度上,目前能極其成功地獲得證實。重力的量子理論嘗試將此二者結合在一起,提出粒子行動就如引力場的信使一般,但是到目前為止,還未能提出一個可充分理解的模型。

時空,如其名而言,是一個包括了三次元的空間與時間的結合,廣義相對論中認為它和引力本來就是結合在一起的。

共同作者 Andrea Dapor表示noted:「現在有許多競爭的理論關於量子引力。因此,我們以非常一般的理論制定我們的模型,以至於它們可以應用在它們任何一個之中。」

當作者將他們的模型量子化時,假設只有特定的離散值是可能的,他們發現他們模擬的過程都以同樣的方式表現,彷彿時空是古典的,在那裏所有數值都是有可能的。除了在極端能量之下的狀況以外,量子時空的表現就和古典的時空一樣。

第一作者Mehdi Assanioussi說:「這個結果真是驚人,我們以量子幾何學的模糊世界開始,在那裡甚至難以形容時間是甚麼以及空間是甚麼,然而在我們宇宙模型中所發生的現象,看起來仍然像是每一件在普通時空中所發生事的一樣。」

在多數情況下,不同能量的粒子與時空的交互作用是如此的類似,因此差異性難以偵測。但是,在正常的狀況下,就如在大爆炸之後,可能產生一種時空的稜鏡,能量不同而分散的粒子將形成一種因引力引起的彩虹。測試是一個挑戰,但是,由於現在的宇宙中,彩虹是如此的狹小,以至於只有在粒子大於任何由大型強子對撞機製造出來的東西,才可以測出其中效應。

來源: Iflscience