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爱因斯坦最大的错误,可能即将被修正

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发表于 2019-10-9 23:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
物理学中有一个底子题目,一个被称为宇宙学常数的数,毗连了量子力学的微观全国和爱因斯坦广义相对论的宏观全国,但两种理论都不能就其数值告竣同等。究竟上,这个宇宙学常数的观察值和理论猜测之间存在庞大差别,这被普遍以为是物理史上最糟糕的猜测,爱因斯坦也为之感慨!
爱因斯坦最大的毛病,能够行将被批改  明星


治理这类差别大如果本世纪理论物理学最垂危的方针之一。瑞士日内瓦大学理论物理学助理教授卢卡斯·隆布里瑟将颁发一种评价爱因斯坦引力方程的新方式,以便找到与其观察值靠近的宇宙学常数值,该研讨方式将在2019年10月10日颁发在《物理通讯B》期刊上。
爱因斯坦最大的毛病怎样酿成暗能量?

(此处已增加圈子卡片,请到本日头条客户端检察)

宇宙学常数的故事起头于一个多世纪前,那时爱因斯坦提出了一组方程,现在被称为爱因斯坦场方程式,这成为了爱因斯坦广义相对论的框架。这些方程表白了物资和能量是怎样扭曲空间和时候的结构,从而发生引力。那时,爱因斯坦和天文学家都以为宇宙的巨细是牢固的,星系之间的团体空间不会改变。但是,当爱因斯坦将广义相对论利用于全部宇宙时,爱因斯坦的理论猜测了一个不安定宇宙,它要末会收缩,要末会收缩,为了“迫使”宇宙是静态的,爱因斯坦增加了宇宙学常数。
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近十年后,另一位物理学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现,宇宙不是静止的,而是不停收缩的。来自辽远星系的光表现它们都在相互阔别。这一发现压服爱因斯坦放弃了爱因斯坦场方程式中的宇宙学常数,由于不再需要表白收缩的宇宙。物理学的传闻是:爱因斯坦后来表现,他引入宇宙常数大如果他最大的毛病。1998年,对辽远超新星的观察表白,宇宙不单在收缩,而且正在加速收缩。星系之间相互加速,就似乎某种未知的气力正在克服引力,将这些星系推开。
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物理学家将这类奥秘的现象命名为暗能量,由于它的实在性质仍然是一个谜。具有嘲讽意味的是,物理学家再次将宇宙学常数重新引入爱因斯坦的场方程式,以表白暗能量。在当前的标准宇宙学模子中,称为Λcdm(Lambda CDM),宇宙学常数可以与暗能量交换。天文学家甚至基于对辽远超新星的观察和宇宙微波背景中的波动来估量宇宙学常数值。固然这个数值小得离谱(大约每平方米10^-52),但在宇宙的标准上,其垂危性足以表白空间加速收缩的原因原由。
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宇宙学常数(暗能量)现在约占宇宙总能量含量的70%左右,这是可以从观察到宇宙现在正在履历加速收缩中揣度出来的,但是这个常数还没有被明白。试图表白它的积极失利了,我们在怎样明白宇宙方面似乎遗漏了一些底子的工具。解开这个谜团是今世物理学的重要研讨范围之一。科学家普遍以为,治理这个题目大要会让我们对物理学有一个更底子的明白。
物理史上最糟糕的理论猜测

宇宙常数被以为代表物理学家所说的“真空能量”,量子场论指出,即使在完全空虚的太空真空中,捏造粒子也会忽然出现又离开存在,并缔造能量:这似乎是一个谬妄的想法,但实行上已经观察到了这一点。当物理学家试图盘算它对宇宙常数的进献时,题目就出现了,其结果与观察结果不同,其惊人的因子为10^121,这是全数物理学中理论与实行之间最大的差别。这类差别致使一些物理学家猜疑爱因斯坦最初的引力方程;有些人甚至提出了替换的引力模子。
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但是,激光干与仪引力波天文台(LIGO)对引力波的进一步证据只增强了广义相对论,并摒弃了很多这些替代理论。这就是为什么Lombriser没有重新思考引力,而是采取了不同方式来治理这个宇宙之谜的原因原由。所提出的机制并没有改变爱因斯坦场方程式,取而代之的是,在爱因斯坦场方程式的底子上增加了一个额外方程式。引力常数最早用于艾萨克·牛顿的引力定律,现在是爱因斯坦场方程式的垂危组成部分,它描摹了物体之间引力的巨细,被以为是物理学的底子常数之一,自宇宙诞生以来不停连结安定。
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Lombriser做出了戏剧性的假定,即这个常数可以改变。在Lombriser对广义相对论的批改中,引力常数在可观察到的宇宙中连结安定,但大要会超出它。而是提出了一种多宇宙场景,其中大要存在看不见的宇宙斑块,这些斑块对于底子常数具有差此外值。引力的这类变革给了隆布里瑟一个额外方程式,它将宇宙学常数与全部时空中物资的均匀总和联系起来。盘算了宇宙中全数星系、恒星和暗物资的估量质量以后,可以求解这个新方程来获得一个新宇宙学常数的值:一个与观察结果很是合适的值。
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利用一个新的参数ΩΛ(Omega Lambda)表现宇宙中由暗物资组成部分,发现宇宙大约由74%的暗能量组成。这个数值与从观察获得的68.5%估量值很是合适,与量子场论发现的庞大差别相比,这是一个庞大的进步。尽管Lombriser的框架大要治理了宇宙学常数题目,但现在还没有法子对其举行测试。但在未来,假如来自其他理论的实行考证了该方程式,这大要意味着我们对暗能量明白上的一次庞大奔腾,并供给了一种治理其他宇宙奥秘的工具。


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