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时空是连续的吗?爱因斯坦对时空的描述真的没有错吗?

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正九品上中下县丞

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发表于 2018-6-15 20:13:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
楚楚师徒0

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纵观整个科学史,了解宇宙的主要目的之一就是发现最根本的事物。在当代的宏观天下中,我们进行观察和与之相互作用的很多事物都是由更小的粒子构成以及可以从支配微观粒子的根本定律中产生。人们认为统统都是由根本物质构成的想法,可以追溯到几千年前,而这个概念已带领我们从炼金术到化学,再到原子,接着亚原子粒子,最后粒子物理学的尺度模型,其中包括量子宇宙的激进概念。
但纵然有令人佩服的证据证实,宇宙中全部的根本实体在某种程度上都是量子,这也不意味着全部事物都是离散的和量子化的。只要我们还不能完全明白量子层面上的引力,那么时空在根本层面上仍然是连续的。这就是我们现在所知道的环境。
根据量子力学,如果到达足够小的尺度,那么全部包含能量的东西,无论它是有质量的(像电子)还是无质量的(像光子),都可以分解成单独的量子。可以把这些量子想象成能量包,它们有时体现为粒子,有时则体现为波,这取决于它们与之相互作用的东西。

                               
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自然界的统统都依照量子物理定律,实用于更大,更宏观系统的“经典”定律(至少在理论上)可以从更根本的量子规则中推导出来。但并不是全部的东西都是离散的,或可以被分别为一个局部地区空间。
举个例子,如果有一个金属导电带,如果想知道“导电带中的这个电子在哪里,”那要留意这里不具有离散性。电子可以在任何地方,在导电带里连续性的存在。一个自由的光子可以有任何波长和能量,这里也没有离散性。我们不能仅仅由于某些东西是量子化的或本质上是量子,就说关于它的统统都必须是离散的。
时空可以被量子化的概念可以追溯到海森堡。海森堡以发现不确定性原理而著名,这个原理从根本上限定了我们无法同时丈量量子的位置和动量。他意识到,当试图在量子场理论中盘算某些量时,它们的结果是发散的,或者趋于无穷。

                               
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海森堡发现,如果假定一个空间的最小距离尺度,这些无穷就会消失。从物理上说,这个理论被重整化,这意味着我们可以公道地盘算事物。
想象一下,把一个量子粒子放在一个盒子里,那这个粒子在哪里呢?对此,我们可以进行丈量,并且会有一个与之相干的不确定性:不确定性与/L成正比,其中是约化普朗克常数,L是盒子的大小。
通常环境下,不确定部分(/L)与主体自己相比是很小的,但如果L太小,环境就不是这样了。事实上,如果L很小,那么添加我们通常忽略的附加项,比如(/L)^2,我们将得到甚至更大的修正值。这就是为什么我们往往引入一个“制止尺度”,或者是最小尺度的L。这个最小距离尺度可以让我们在量子物理中省去很多贫苦。
当把非量子化的引力考虑在内时,就会发现,引力放大了由海森堡提出的位置固有的不确定性。普朗克长度(约为1.6×10^-35米)是长度的下限,低于这个长度的距离是偶然义的。自20世纪90年代以来,这种观点以弦理论的新化身出现。

                               
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但是我们没有关于引力的终极理论,所以我们不知道这个问题是否真正意味着空间是离散的。当海森堡试图重整费米的β衰变理论时,出现了原先的问题,如果没有最小长度范围,它就无法起作用。不过由于电弱理论和尺度模型的发展,我们不再必要一个离散的最小长度尺度来处理放射性衰变。一个更好的理论没有它也能见效。
那么对于时空是否被量子化了这个问题,我们进行到什么程度了?有三个主要的大概性,每一个都不可思议。
(1)空间和/或时间是离散的。想象有一个最短的长度,那这里有一个问题,在爱因斯坦的相对论中,可以在任何地方放下一个想象的尺子,这个尺子根据观察者相对于它移动的速度而变短。如果空间被量子化,以差别速度活动的人会丈量到差别的根本长度范围。
这有力地表明,将会有一个“优先的”参考系,它穿过空间的一个特定速度会有最大大概的长度,而其他全部参考系的会更短。不是每个人都喜欢这个观点,它要求放弃一些物理上很重要的东西,比如洛伦兹不变性或局部性。离散化时间也给广义相对论带来了很大的问题。

                               
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(2)空间和时间都是连续的。我们现在所认知到的问题并不是不可克服的问题,而是拥有一个不完备的量子宇宙理论造成的。空间和时间有大概真的是连续的,纵然它们本质上是量子,也不能被分解成根本单位。它大概是一种泡沫状的时空,在微小的尺度上有巨大的能量波动,但大概不会有最小的尺度。当我们乐成地找到引力的量子理论时,大概就有一个连续且量子的结构。
(3)空间和/或时间可以是离散的,也可以是连续的.但是这里有一个我们能到达的有限分辨度,这涉及了什么是“真实的”或“根本的”和什么是可丈量的之间区别的焦点。假设有一个连续的结构,但是我们的观察能力是有限的。当我们到达一个足够小的距离尺度时,它就会变得模糊。我们大概无法看到它是真的连续的还是离散的,只能说低于一定长度范围我们就无法管理结构问题。

                               
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令人难以置信的是,实际上大概确实有一种方法能够测试是否有最小长度尺度。物理学家雅各布贝肯斯坦曾提出了一个绝妙的想法,让一个光子穿过晶体,使它移动的幅度很小。由于光子能量(连续的)可以微调,而晶体与光子的动量相比是非常巨大的,所以它应该能够检测出晶体活动的“步骤”是离散的还是连续的。在有一个足够低能量光子的环境下,如果空间被量子化,晶体要么移动一个量子步骤,要么根本不动。
有一种观点认为,在时间或者空间中大概存在最小的尺度。大概统统都是量子的,但并非统统都是离散的。在爱因斯坦的相对论中,空间和时间仍然被看作是一个连续结构的两个相连的部分。在量子场理论中,时空是量子之舞的连续性舞台。但是,应该尚有一个有关引力的量子理论。“离散的还是连续的?”这个问题包含了一些不可思议的大概性,包括低于一定范围我们无法知道的大概性。尽管很多物理学家有着差别的假设,但我们必要更多的信息,才气真正知道我们的宇宙在根本层面上是什么样的。

来源:https://www.toutiao.com/a6567283263667175949/
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发表于 2018-6-17 12:12:35 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
时空的连续,在宏观宇宙,与量子就没关系里。因为宏观宇宙要用宏观宇宙的视角,你用全视角去看是会出现问题,也曲解了宏观宇宙视角。对于宏观宇宙,人类都不存在,量子算什么,宏观宇宙也不用量子就能解释清楚。量子理论只能对量子涵盖范围内的进行解释。宇宙是分层次的,不同层次的规则都不相同,宏观宇宙无法像量子那么运动,而在量子的角度也没有宏观宇宙也没有慢得速度。两者不同互为解释。有人想找出一个理论可以涵盖所有层级,你要知道量子都不存在质量,是反现在物理学的认知的,何必又把他们放在一起比较。
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发表于 2018-6-16 09:03:25 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
相对论是谬论!连时空是什么都不知道就妄言什么时空扭曲!!所说什么“把一个量子放在一个盒子里”是疯话胡话!!
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发表于 2018-6-16 00:17:30 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
时间不是连续的,也是一份一份的。所以祖母悖论是不成立的,即使你能回到过去,但你只是回到了过去的某一时间片段里,就好像,你只能把一部电影胶片中的某一部份剪掉,这对整部电影只会产生一个局部的影响。
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发表于 2018-9-2 15:11:15 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
时空是介质的时速作用的空间范围。无量纲态,空间是介质超距作用的范围。有量纲态,时间是介质的各种形态的速度度量,直线绝对速度到哪里去?你想想?超过这个宇宙到另一个宇宙吗?应该是介质完成哀变寿命的动作。相对速度是能量结构化转化的万物的宫殿。我觉得爱因欺坦对的机会很大。空的地方就是空的地方,实的地方就是实的地方,空的地方变成实的了就不空了,这是空实问题。时间更好理解,光子这个介质没有,电筒电子激化发射光,光时速才有。所以时空是不连续的。
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发表于 2018-6-16 00:02:21 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
其实每一个天体都会扭曲时空,只是质量小的星体扭曲得非常小几乎测不出。星体与星体间的距离不是直线距离,是扭曲后的空间的距离,比如我们到太阳的距离,我们到银河系银核或银心的距离。
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发表于 2018-6-17 07:00:16 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
毛泽东说自己没有任何实力能力水平光盯别人的成就有什么用!
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发表于 2018-6-17 04:17:23 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
不知所云!
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发表于 2018-9-2 14:42:02 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
瞪眼看是直的
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发表于 2018-9-10 08:47:18 | 显示全部楼层
楚楚师徒0
比较有深度的探讨。
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