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知名物理学家齐聚温哥华 探讨量子引力与新科技

出席温哥华量子引力会议的物理学家和部分温哥华量子引力协会创始成员合影。(温哥华量子引力协会)
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【大纪元2022年08月20日讯】(大纪元记者何雪加拿大温哥华采访报导)温哥华量子引力协会创办的量子引力学术会议于8月15日至19日在温哥华碧湾威斯汀酒店(Westin Bayshore Hotel )举行,该协会在会上宣布,在温哥华成立量子引力研究所,以促进一个新的全球研究合作项目,推进对物理学和量子引力理论的研究。

二十几位世界著名物理学家,包括诺贝尔奖获得者Kip Thorne、Jim Peebles、Roger Penrose爵士,以及物理学家Baron Martin Rees、Markus Aspelmeyer、Viatcheslav Mukhanov、Paul Steinhardt等出席会议并作演讲。

8月17日。在对公众开放的主题日会议上,多位物理学家向与会者介绍了关于宇宙起源、演化、黑洞、量子理论与实验的一些研究成果和问题,并对量子引力理论和时间旅行进行了探讨。此外,温哥华量子引力协会的创始成员还与大家探讨话题:“为什么我们应该关心量子引力?”。

量子引力学说与时间旅行探索

理论物理学的两大支柱是爱因斯坦的广义相对论和量子力学,前者被用于探索时空和引力,帮助人们了解宇宙,使太空旅行和原子钟等成为现实,并催生了全球导航系统。而量子力学专注于原子和亚原子水平上的物质和光的行为,其应用则深入到我们的日常生活的方方面面,比如,电子产品、激光、计算机、手机、塑料等。

尽管这两个理论各自在科学领域取得很多突破性进展,二者在很多情况下不仅不相容,还明显对立。一些物理学家试图将它们统一联系起来,于是提出了捉摸不定的量子引力理论。他们认为新理论可以帮助人们更深入地认识时间、引力和物质,从而带来新的技术发展。

因对重力波探测和“激光干涉重力波天文台”(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)做了很多理论工作而获得2017年诺贝尔奖的基普‧索恩(Kip Thorne)在演讲中表示,“现在物理学已发展到一个阶段,有宇宙学中的观察,也有实验室的实验,可能把量子与引力理论结合起来观察宇宙是如何整合在一起的。”

现为加州理工学院的荣誉教授的索恩还是电影《星际穿越》(2014)的执行制片人,他认为引入量子引力理论可以探索很多问题,包括时间旅行等。

宇宙学家:人类永远无法捕捉众多行星上的奇妙   

吉姆‧皮布尔斯( Jim Peebles)是在加拿大出生的美国籍物理学家和宇宙学家,现为普林斯顿大学阿尔伯特‧爱因斯坦科学荣誉教授(Albert Einstein Professor Emeritus of Science),被认为是宇宙学之父,因他对宇宙演化的开创性理论而于2019年被授予诺贝尔物理学奖。皮布尔斯在演讲题目“物理学的下一个飞跃是什么”中谈到学界过去的成就、新的观察和发现,以及宇宙中一些不能被“标准宇宙模型”解释的现象。

他在谈到一个星系时幽默地说:“在这个星系,恒星周围有数百万的行星,那些星星上面在发生着奇妙的事情。我们和这个星系相距上千万光年之遥,因此可以肯定地说,人类永远也不会捕捉到那些星星上的奇妙事情。”

在接受本报记者采访时,皮布尔斯表示,“要预测物理学上下一个重大发现是什么非常困难,那只能是一个开放的问题。我们观察到某种现象,然后提出假说,通过测量和设计实验来测试,有对的、有错的,然后修正假说,就在接近找到答案。”

目前已发现宇宙大约包括5%的正常物质, 26%的暗物质,69%的暗能量。最早提出暗物质来解释宇宙加速膨胀现象的皮布尔斯认为,“有证据表明暗物质的存在,不过,一个大问题是:暗物质究竟是什么?我们可能永远不会知道它。”

问及对量子引力理论的看法,皮布尔斯说,“广义相对论和量子力学这两个理论有天壤之别,要将二者结合起来,具有很大的挑战性。目前我们还没有一个完整的理论,也不能保证我们能找到一个完整的理论。短期不会有结果,但我们可以持之以恒地探索,逐步取得进展。”

温哥华将成为量子引力理论研究中心

温哥华量子引力协会的共同创办人弗兰克‧朱斯特拉(Frank Giustra)是Fiore 集团(Fiore Group)的首席执行官,也是一位慈善家。在接受《大纪元》采访时,他表示自己对物理学发生浓厚兴趣已有20多年,“我结识了一些著名的物理学家。大约3年前,保罗‧李 (Paul Lee)让我认识了菲利普‧斯坦普 (Philip Stamps)。”

斯坦普是卑诗大学理论物理学教授,从事量子引力方面的研究,当时正与英国著名物理学家Roger Penrose爵士等人讨论建立一个档案中心,以存放从英国转移过来的22万页论文、手稿、笔记和数千小时录音的关键档案, 供公众和研究人员查阅、使用。“我们商议后认为不只要建一个档案中心,而是成立一个研究机构,这样我们就可以促进开展这方面的研究工作。于是我们五个商界人士决定,温哥华不能错过这种机会,” 朱斯特拉说。

经过三年的努力,温哥华量子引力协会终于促成召开这个面对面的会议,并同时宣成立量子引力研究所。“我们不仅把从事这方面研究的理论物理学家和实验物理学家召集在一起,而且要能够为这类实验提供经费资助,以便发展这类理论。”

展望研究所未来,朱斯特拉非常乐观,“滑铁卢有理论物理研究所Perimeter Institute,开展一些有趣的课题研究。现在温哥华有这种追求圣杯般的研究,是多么值得庆幸的事情。身为一个温哥华人,我为能参与其中而深感自豪。我不知道量子引力理论能否在我有生之年产生,但至少,我们的努力会对这个领域做出贡献。”

责任编辑:李盈

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