新理论:暗能量来自量子引力

人气 903

【大纪元2021年11月12日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)在过去几十年里,多数天体物理学家都认同用“暗能量”(dark energy)来解释加速膨胀的宇宙,但是至今这个理论仍没有实质性的进展。

另一方面,引力学和现代的量子力学,是当代物理学的两大支柱理论。前者解释宏观世界,后者解释微观世界,可是两个理论具有很多不相容的地方。很多科学家在想,应该有一套量子引力学理论把两者衔接起来。

一份新研究提出了量子引力学新设想,并能够解释暗能量的作用:暗能量很可能就是引力在微观层面所体现出来的量子特性。它们起到像酵母菌的作用,在宇宙体积达到一定规模的时候,就像烤箱温度足够的时候,它们的作用开始体现——推动宇宙加速膨胀。

最早在上个世纪90年代,天文学家发现我们所处的宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀。这给物理学认知提出了挑战:因为按照现有理论,宇宙中所有的物质加在一起所产生的引力,应该会让宇宙最终开始缩小,或者至少应该是减速膨胀。

可是科学家观测到的事实却是宇宙在加速膨胀。于是摆在物理学家面前的难题是:就像人们向空中抛出一个球,它却加速飞上天去,这该怎么解释?所以科学家认为,宇宙中应该还存在一种未知的力量(他们把它叫做“暗能量”)在起作用,推动宇宙加速膨胀。自从这个理论推出至今还没有更多进展,暗能量仍然是宇宙学的谜题。

这份新研究的主要研究者之一德国慕尼黑大学(University of Munich)的奥里蒂(Daniele Oriti)告诉美国科学人(Scientific American)杂志,这有点像酵母菌在烤面包过程所发挥的作用,当烤箱热到一定程度的时候,酵母菌的作用才体现出来——面包快速涨大。他们的理论提出,微观下的量子引力就像酵母菌,当宇宙的体积达到一定程度,量子引力的效用开始体现——导致宇宙加速膨胀。

奥里蒂说,他们的新理论是构建量子引力学的一个很好的尝试,按照这个理论模拟的宇宙演化模型,可以很好地解释暗能量推动宇宙膨胀的现象,特别是能解释为什么现在正在加速膨胀的现象,和现在观测到的情况完全符合。

奥里蒂解释说,他们认为无数微小的、不连续的量子物体构成了周围这个可见时空维度之下的更深层次的一个子结构,就像一个隐秘的底层世界。“用(人类的)思维很难想象这些量子物体,它们是构成时空的基础单元。它们不处于这个时空,但是这个时空却是由它们所构成的。”

奥里蒂说,子时空结构内量子物体之间相互的作用,会导致宇宙膨胀,而且它们的作用在可见时空内的体现形式经过了一个过程。“在宇宙初期,体积较小的时候,量子物体之间的相互作用在这个时空不表现出来。可是,由于宇宙不断膨胀,到了一定阶段,这些量子物质之间的相互作用就在这个空间体现出来了。”

没有参与这份研究的同行德国马克斯普朗克引力物理研究所(Max Planck Institute for Gravitational Physics)的物理学家塞拉诺(Ana Alonso Serrano)说:“量子引力模型所推导出的暗能量现象很有意思,我认为量子引力理论是一个重要的探索方向,可以进一步用这个理论模型对宇宙做出预测,并和观测到的情况做对比。”

这份研究6月21日发表在预印网arXiv上,并已提交给《宇宙学与天体物理学杂志 》(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)等待发表。◇

责任编辑:叶紫微

相关新闻
研究:每天喝八杯水对大部分人而言是过量的
网友抱怨推文没人看 马斯克:很快有新功能
全球首项“周休三日”试验计划 企业员工大赞
美企ICON获NASA巨款 开发月球建筑技术
最热视频
【远见快评】多地防疫放开 富士康事件谜底在这?
【环球直击】中共大规模建方舱 江泽民死留血债
【中国禁闻】江泽民绰号大盘点 丑闻笑话一篓筐
【全球新闻】方舱利益链曝光 各界声讨江泽民罪行不绝
【晚间新闻】西安住宅起火 消防车被挡 五人罹难
【新闻大家谈】防共谍 台反情报系统立大功
如果您有新闻线索或资料给大纪元,请进入安全投稿爆料平台
评论