PRL:宇宙弦理論或許能在實驗室驗證

2020-12-24 科學網

 

自弦理論提出25年來,雖已成為「終極理論」中最熱門的候選,但一直無法得到驗證。據美國物理學家組織網9月1日報導,英國倫敦帝國學院的一個科研小組提出了一種數學模型,用弦理論來預測「量子糾纏」系統中量子位的行為,然後通過在實驗室檢驗量子位,以此來驗證弦理論學說是否正確。研究論文發表在9月2日的《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

 

弦理論是一種對宇宙萬物的數學描述,擴展開來就是「終極理論」。科學家一直在尋找一種能解釋廣義相對論和量子力學的統一理論。早期是從非常大的宇宙尺度來描述,到了後期則從極端微小的粒子物理尺度來描述。全能理論在描述數十億個不同星系和每個事物時,都要能互相圓融。研究人員至今還未能驗證弦理論,也沒人提出弦理論可以在實驗室檢驗的預測。

 

論文主要作者、英國皇家學會會員、倫敦帝國學院理論物理系邁克·杜夫說,把黑洞和量子糾纏這兩種宇宙中最奇怪的現象結合在一起,為在實驗室裡驗證弦理論提供了可能。根據他曾經看到過的一個描述量子糾纏的數學公式,結合自己構建的一個描述黑洞的弦理論數學模型,就能用弦理論來預測糾纏量子的行為。

 

在精確地可控條件下,兩個量子位具有相互糾纏作用,比如兩個光子。如果測量其中一個的狀態,會立刻影響到另外一個的狀態,愛因斯坦稱之為「幽靈般的超距離作用」。這種糾纏可能不僅存在於兩個量子位之間,但要計算出粒子之間是如何相互糾纏的,會隨著牽連的粒子數量的增加而變得更加複雜。

 

杜夫教授說,用數學方法描述3個量子位之間的糾纏方式,和用弦理論來描述一類特殊黑洞相似。當4個量子位互相糾纏的時候,可以使用描述黑洞的弦理論數學來預測量子糾纏方式。此前尚無對這一問題的答案。儘管還有一些技術困難,4個糾纏量子位之間的作用方式能在實驗室裡被檢測到。

 

把弦理論用於預測量子糾纏這種完全不可預測的東西,這就意味著研究人員終於能根據實驗室檢驗結果來驗證弦理論的預測。

 

「如果驗證了對量子糾纏的理論預測是正確的,將揭示出弦理論的作用機制。」杜夫說,雖然在技術上,它的應用前景無法預料,或者能用在與物理無關的領域,但這不僅是為了檢驗弦理論是科學家一直尋找的「終極理論」,它所揭示的弦理論作用機制,或許會告訴我們,世上各種離奇的巧合之間,都存在某種深奧隱蔽的聯繫。

 

更多閱讀

 

  

 

 

 

特別聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • 宇宙弦理論
    另外一個時空旅行愛好者津津樂道的理論是宇宙弦理論。宇宙弦理論說的是,在不斷膨脹的宇宙中,有貫穿整個宇宙的能量管。這些細細的管子,是早期宇宙的殘留,據說質量非常之大,可以造成周圍時空的巨大彎曲。
  • 「宇宙弦」或可解釋宇宙存在之謎,能發布可被檢測的重力波
    科學家最近意識到,或許我們可以通過檢測宇宙弦產生的極微小重力波來解決這個謎團。我們的宇宙由物質、暗物質與暗能量構成,從原子到黑洞等所有人事物,我們所看見、摸見的全都是物質。這一切起源於宇宙大爆炸後不久,宇宙膨脹將能量轉化為物質,只不過最初物質與反物質的數量應該要一樣,從而宇宙根本不會在大爆炸後存在,只是因發生某件事,物質與反物質失去平衡,物質留下了。
  • 為什麼統一宇宙的弦理論如此難以驗證?
    驗證弦理論的挑戰不過,首先,我們必須研究為什麼弦理論如此難以驗證,其實有兩個原因。首先弦理論的弦小得驚人,它被認為在普朗克尺度附近,只有10-34米寬,普朗克長度,為1.6×10-33釐米,這遠遠小於原子核的尺度。
  • 宇宙弦與時間機器——時間旅行的新解
    這種裂縫就是宇宙弦。這些弦最顯著的特徵之一就是它們內部儲存了大量的能量。儘管它們比質子還薄,但即使我們最先進的技術也是無法看到這些弦的,但它們有著巨大的重量。大約1公裡的宇宙弦的質量相當於整個行星的質量。在相變過程中,當周圍的宇宙下降到一個較低的能量時,更高的能量就會被困在弦中,直到它們比人造粒子碰撞的能量多十億倍。本質上,宇宙弦可以被看作是一維的黑洞。
  • 宇宙弦理論認為我們生活在一個巨大軸子中
    這聽起來既令人振奮又令人敬畏,但這實際上是對弦理論的一種預測,這是一個非常好的宇宙學(但令人沮喪的是不完整的)理論。 這些奇異的,儘管是假設的小顆粒被稱為軸子,如果能夠找到它們,那就意味著我們所有人都生活在一個巨大的「軸子」中。
  • 理論上能實現空間、時間旅行的幾種方法,每種都像科幻
    很多人感嘆,如果時光能倒流回到重前,我將……可惜世上沒有後悔藥。然而時光真的能倒流麼,與大多數人的想法相反的是時間旅行(倒流)理論上是可以實現的,也許在未來科技高度發達的時代,這一夢想會變成現實。下面我們來看看理論上能實現時光旅行(倒流)的方法。
  • 上海交大材料學院沈耀團隊PRL上發表材料變形介觀尺度非均勻性研究...
    該團隊揭示了材料的局部應變服從對數正態分布這一普遍規律,並驗證了該規律成立的前提條件,為材料介觀尺度變形機制的研究提供了啟示。此項研究與寶鋼汽車用鋼開發與應用技術國家重點實驗室及通用汽車公司中國研究院合作完成,沈耀教授和劉桂森博士為論文的共同通訊作者,博士生唐驁為第一作者。
  • 伽利略自由落體理論通過太空驗證
    科技日報北京11月29日電 (記者聶翠蓉)等效原理是愛因斯坦廣義相對論的基本假設之一,400多年前,伽利略提出自由落體理論並在義大利比薩斜塔對等效原理進行了當時最精確的實驗測試。現在,這種自由落體理論首次在太空獲得驗證。
  • 卡西歐史上最小的登山表——CASIO PRL 20
    卡西歐1996年發布的這個prl20,搭載有雙重感應器,可以測試氣壓與溫度,比同期的prt少了指南針功能,攜帶了感應器的機身直徑縮小至43mm厚度12mm左右。prl20傳說是針對小手腕設計的登山表,更有女版登山表之稱。prl20攜帶超小號的mini傳感器,外觀看起來更加短小。
  • 旅行者1號飛出太陽系,向地球傳回線索,或驗證霍金理論
    文/玉濁清旅行者1號飛出太陽系,向地球傳回線索,或驗證霍金理論說到旅行者1號大家都不會陌生,這是由美國宇航局研製出來的一艘無人外太陽系空間的探測器,曾在1977年的時候曾經訪問過土星和木星旅行者1號在飛行了長達半世紀的時間之後,燃料已經耗盡,之後便發現旅行者1號失聯,但是科學家們並沒有對旅行者1號失去信心,反而在不斷地捕捉他的痕跡,令人感到驚喜的一幕就是在這旅行者1號在飛出太陽系之後,便將地球傳回了一條線索,而這條線索也是驗證霍金理論的一個重要憑證。
  • 揭秘時間旅行的理論、悖論和可能性
    (相反,一種新的理論認為時間是「真實的」。)愛因斯坦的狹義相對論說,時間的減速或加速取決於你相對於其他物體的運動速度。當一艘宇宙飛船以接近光速的速度運行時,在宇宙飛船裡的人的衰老速度要比他們在家裡的孿生兄弟要慢得多。此外,根據愛因斯坦的廣義相對論,重力可以彎曲時間。讓我們想像有一個叫做時空的四維結構。
  • 萬物相干的弦理論——奇門遁甲的科學依據
    我想也是通過力的作用吧,通過宇宙弦的理論我們大膽設想,萬事萬物都是在一個頻率上振動的,通過一個點進入這個系統其中既可以看到系統的全局,那麼這個點就是我們的時間和空間,奇門遁甲通過天幹地支九星系統找到這個點並起局,進入這個系統,然我們可以看到整個局的能量和信息關係,所以奇門遁甲從這麼層面上來講,是超前的宇宙理論和預測模型,所以精通者能達到通鬼神的預測能力,其實沒什麼神秘之處
  • ...監測總站組織的2020年第三輪土壤中有機氯農藥實驗室能力驗證考核
    為掌握生態環境監測實驗室的技術能力,保證監測數據質量,根據生態環境部《2020年國家生態環境監測方案》和中國環境監測總站《關於發布2020年國家環境監測網實驗室能力考核計劃的通知》要求,中國環境監測總站組織開展了土壤中有機氯農藥實驗室能力考核,我中心積極組織中心化驗室技術人員參加考核。
  • 弦理論是否能解釋宇宙的本源?
    我們不斷驗證這些模型並學會揚棄。但隨著我們知道的越多,模型就變得越複雜,越怪誕。有些甚至困難到難以用精確的方式去描述它。比如弦理論。一個著名的,充滿爭議的並且常常被誤解的理論。為什麼我們會想出這套模型,它是正確的嗎?還是只是一個不值得重視的想法。
  • PRL論文導讀:2018年121卷20期
    這裡觀察到的銳鈦礦TiO2(001)表面對水的高內在反應性與在二氧化鈦的其他表面上看到的有本質上的不同,這或許可以解釋其在多相催化和光催化中的高催化活性。這使得可以在Kondo溫度之下和之上獲得非常高質量的數據,並且允許與理論預測進行定量比較。特別地,他們驗證了Kondo關聯性可以引起熱電流的極性變化,這可以通過升高溫度或通過施加磁場來逆轉。
  • 這些科學家在實驗室裡模擬量子時空
    來源:環球科學圖片來源:quanta magazine我們所處的空間與時間,或許不是連續的?一個名為「圈量子引力」的量子理論,就提出了離散時空的概念。現在,一項由多位華人科學家主導的研究,讓該理論進入全新的階段——在實驗室中模擬圈量子引力中的時空量子態。