地心引力-我们可能一直都搞错了

时间:2020-01-30 18:45 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

地心引力-我们可能一直都搞错了

对称性一直是物理学家寻找自然基本定律的指导原则之一。自然法则具有对称性意味着什么?这意味着法则在手术前后看起来是一样的,类似于镜子的反射,一样的,但现在在反射中是左向的。

物理学家一直在寻找既能解释基本粒子的微观世界,又能解释宇宙和大爆炸开始时的宏观世界的定律,希望这些基本定律在任何情况下都是对称的。然而,去年,两位物理学家发现了一个理论证据,证明在最基本的层面上,自然界不尊重对称性。

他们是怎么做到的?重力和全息图

物理世界有四种基本力:电磁力、强力、弱力和重力。在量子层面上,重力是唯一无法解释的力。它对大的物体,如行星或恒星的影响相对容易看到,但当人们试图理解基本粒子的小世界中的引力时,事情就变得复杂了。

为了在量子层面上理解引力,东京的Kavli宇宙物理与数学研究所所长Hirosi Ooguri和麻省理工学院的助理教授Daniel Harlow从全息原理入手。这个原理解释了在不受重力影响的二维平面空间上受重力影响的三维现象。这并不是我们宇宙的真实写照,但它足以帮助研究人员研究它的基本方面。

这两人随后展示了量子纠错码是如何与任何对称性不相容的。量子纠错码解释了三维引力现象是如何从二维空间(如全息图)中跳出来的;这意味着这种对称性在量子引力中是不可能的。

地心引力-我们可能一直都搞错了

他们在2019年发表了他们的结论,赢得了期刊编辑的高度赞扬和媒体的高度关注。但这样的想法是如何产生的呢?

四年前,Ooguri偶然看到哈洛的一篇关于全息术及其与量子纠错码关系的论文,当时哈洛还是哈佛大学的博士后。不久之后,两人在普林斯顿高等研究院(Institute for Advanced Study)相遇,当时Ooguri正在那里休假,Harlow来开一个研讨会。

“我带着问题去了他的研讨会,”Ooguri说。“我们后来讨论了很多,然后我们开始思考,也许他的这个想法可以用来解释量子引力的一个基本属性,关于对称性的缺乏。”

美国加州理工学院(California Institute of Technology)教授Ooguri说,新的研究合作和想法常常从这样的对话中产生。Ooguri至少每两周旅行一次,进行演讲、参加会议、研讨会和其他活动。有些人可能会怀疑,这些旅行是否会分散人们对研究的注意力,但Ooguri的看法恰恰相反。

“科学进步是偶然的,”他说。它经常以你意想不到的方式发生。这种发展仍然很难通过远程交换来实现。

“是的,现在通过电子邮件和视频会议更容易,”他继续说,“但当你写电子邮件时,你必须有东西可写。当有人在同一栋楼里时,我可以穿过走廊,问一些愚蠢的问题。”

这些愚蠢的问题是基础科学进步的关键。Ooguri说,不像其他领域,比如应用科学,研究人员为了一个特定的目标而工作,理论物理学家提出的第一个问题或想法通常不是正确的。但是,通过讨论,其他研究人员提出的问题源于他们的好奇心,把研究引向了一个新的方向,发现了一个非常有趣的问题,而这个问题的答案甚至更有趣。

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