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時(shí)空泡沫的大小遠(yuǎn)超預(yù)測(cè)

  • 發(fā)布時(shí)間:2015-05-30 02:31:02  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  科技日?qǐng)?bào)北京5月29日電 (記者劉園園)美國(guó)科學(xué)家近日使用X射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)觀(guān)測(cè)技術(shù)研究了宇宙中最遙遠(yuǎn)的物質(zhì),發(fā)現(xiàn)時(shí)空泡沫的直徑大約是氫原子核的千分之一,比之前預(yù)測(cè)的要大得多。他們的研究結(jié)果給時(shí)空的量子本質(zhì)或“泡沫性”劃定了一條底線(xiàn)。相關(guān)研究發(fā)表在《天體物理學(xué)》雜志上。

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,這項(xiàng)研究綜合了美國(guó)航空航天局(NASA)的錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(tái)和費(fèi)米伽馬射線(xiàn)太空望遠(yuǎn)鏡以及超高能輻射成像望遠(yuǎn)鏡陣列系統(tǒng)(VERITAS)的觀(guān)測(cè)結(jié)果。

  時(shí)空,也就是三維空間乘以時(shí)間,看起來(lái)是平滑而不具備任何結(jié)構(gòu)的。然而科學(xué)家用量子力學(xué)理論預(yù)測(cè),時(shí)空不是平滑的,它像泡沫一樣,不斷地波動(dòng)著,包含許多小的、不斷變化的部分——在這里空間與時(shí)間并沒(méi)有明確的界限,而是不斷變換的。這就是所謂的時(shí)空泡沫。

  “理解時(shí)空泡沫的一種方法是想象你坐在飛機(jī)上飛越海洋,海洋看起來(lái)是完全平滑的。但是,如果飛機(jī)飛得足夠低,你可以看到波浪,再低一些,你就可以看到泡沫,以及泡沫里不斷顫動(dòng)的微小氣泡?!闭撐牡谝蛔髡?、佛羅里達(dá)理工大學(xué)的埃里克·伯爾曼說(shuō),“而我們的研究,就像坐在一架飛得極高的飛機(jī)上,試圖觀(guān)察那些原子級(jí)別的泡沫?!?/p>

  科學(xué)家曾預(yù)測(cè),時(shí)空泡沫大概是氫原子核直徑的億分之一,因此它是無(wú)法被直接探測(cè)到的。然而,如果時(shí)空確實(shí)具有泡沫性結(jié)構(gòu),而且這些泡沫是不斷變化的,那么它們的大小應(yīng)該是有邊界的,因?yàn)橹挥羞@樣,距離才可以被測(cè)量。

  該科研團(tuán)隊(duì)使用對(duì)遙遠(yuǎn)類(lèi)星體的X射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)的觀(guān)測(cè)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)時(shí)空泡沫的理論模型。他們假設(shè),對(duì)于穿越數(shù)十億光年的光源來(lái)說(shuō),距離不確定性的積累,會(huì)導(dǎo)致這個(gè)光源影像質(zhì)量下降,以至于這種物質(zhì)無(wú)法被探測(cè)到,而影像消失之時(shí)的波長(zhǎng)受所使用的時(shí)空泡沫理論模型影響。

  錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(tái)對(duì)數(shù)十億光年以外的類(lèi)星體的觀(guān)測(cè)排除了一種理論模型。這種理論模型認(rèn)為光子在時(shí)空泡沫中隨機(jī)擴(kuò)散,就像光在霧中擴(kuò)散一樣。費(fèi)米伽馬射線(xiàn)太空望遠(yuǎn)鏡以及VERITAS對(duì)類(lèi)星體較短的伽馬射線(xiàn)光波的探測(cè)證明,第二種所謂的“宇宙全息模型”也行不通。

  “我們發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)可以排除關(guān)于時(shí)空泡沫的兩種理論?!表?xiàng)目參與者、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的杰克·尼格說(shuō)。他們的研究發(fā)現(xiàn),時(shí)空并不像一些理論模型預(yù)測(cè)的那樣泡沫化——時(shí)空泡沫的直徑大約是氫原子核的千分之一,比之前預(yù)測(cè)的要大得多。

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