揭示宇宙的神秘面纱:量子引力的最新突破

科技维度视界评 2024-03-12 02:42:57

在我们的宇宙中,有一种神秘的力量一直在起作用,那就是引力。然而,当我们试图将引力的规则应用到微观世界,比如原子和亚原子粒子时,我们就会遇到问题。这是因为在这个尺度上,量子力学的规则开始占主导地位,而量子力学的规则与我们熟悉的经典物理规则大相径庭。科学家们一直在寻找一种理论,可以将这两个看似不相容的理论——广义相对论和量子力学——统一起来。这就是我们所说的量子引力理论。

最近,南安普敦大学的物理学家与欧洲的科学家合作,成功地使用一种新技术检测到了微小粒子上的弱引力。他们声称,这可能为找到神秘的量子引力理论铺平了道路。这项实验使用悬浮磁铁来检测微观粒子上的引力,这些粒子足够小,以至于接近量子领域。实验的主要作者,来自南安普敦大学的 Tim Fuchs 表示,这些结果可能会帮助专家找到我们对现实图像的缺失拼图。他补充说:“一个世纪以来,科学家们一直试图并且失败于理解引力和量子力学是如何共同工作的。现在我们已经成功地测量了有史以来记录的最小质量的引力信号,这意味着我们离最终了解它是如何协同工作的更近了一步。”

他们的研究使用了一种复杂的设置,包括超导设备(被称为陷阱)、磁场、敏感的探测器和先进的振动隔离12。它通过在接近绝对零度的冰冻温度下悬浮一个微小的粒子(0.43mg)来测量一个弱的拉力,只有30aN。这些结果为未来在更小的物体和力之间的实验开启了大门。

非实物|类比图

关于量子引力的难题还有很多,但科学家们并没有放弃。首先,引力是四种基本力之一,但它比其他三种力(电磁力、强力和弱力)弱得多。这使得直接观察引力子(假设的介导引力的粒子)对物质的微小影响变得极其困难。其次,我们有两种描述宇宙的理论,一种是广义相对论,另一种是量子力学。广义相对论在大尺度上表现得很好,而量子力学在小尺度上表现得很好。然而,这两种理论在根本上是不一致的。当我们试图在最小的尺度上测量或量化空间和时间时,这些冲突就会显现出来。

尽管我们对量子引力的理解还有很长的路要走,但这项最新的研究无疑为我们提供了一个重要的突破。通过理解量子引力,我们可以解决宇宙的一些神秘问题,比如宇宙是如何开始的,黑洞内部发生了什么,或者将所有的力量统一到一个大的理论中。

量子引力的研究对于推动科学的发展和理解宇宙的本质具有重大的价值。我们期待着未来更多的研究成果,希望它们能为我们揭示宇宙的更多神秘面纱。

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