中國科學家登《Science》 他們要給愛因斯坦答疑解惑
中國科學技術(shù)大學潘建偉團隊等國內(nèi)外研究人員合作,利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星對一類預(yù)言引力場導致量子退相干的理論模型進行實驗檢驗。這是國際上首次利用量子衛(wèi)星在地球引力場中對嘗試結(jié)合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗。相關(guān)研究成果于北京時間9月20日在《科學》雜志上以“First Release”形式在線發(fā)表。 阿里地面站與墨子號衛(wèi)星進行星地實驗的場景,綠色光為衛(wèi)星發(fā)射的信標光、紅色為地面發(fā)射的信標光 量子力學和引力理論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱。他們在各自的領(lǐng)域都取得了巨大成功。但是任何試圖將他們?nèi)诤系睦碚摴ぷ鞫加龅綐O大困難。 在目前已知的四種基本相互作用中,電磁、弱相互作用和強相互作用都已量子化,而且已經(jīng)統(tǒng)一。唯有關(guān)于引力作用的量子化問題一直懸而未決,解決、或?qū)τ谶@一問題的正確理解將有助于建立關(guān)于四種基本相互作用的大統(tǒng)一理論。這是物理學界包括愛因斯坦在內(nèi)的眾多科學家所關(guān)心的最為重要的問題之一。 實驗場景,地面為了提高信號光強度,采用三臺設(shè)備聯(lián)合工作,照片中有兩臺望遠鏡同時向衛(wèi)星發(fā)射信標光 目前關(guān)于如何融合量子力學和引力理論的討論,模型眾多,但都缺乏實驗檢驗,無法驗證,嚴重阻礙了科學的發(fā)展。一個主要的原因是因為這些理論模型的預(yù)言都只能在極端實驗條件下檢驗,比如在極小空間尺度 10-35米,比電子半徑 10-15米還小了20個數(shù)量級,或者是極高能標 1016TeV(萬億電子伏),而當前大型強子對撞機如LHC也只能將質(zhì)子的能量提升至10 TeV量級,這些都遠遠超出目前可以到達到的實驗條件。 廣義相對論預(yù)言了一類奇異的時空結(jié)構(gòu),這種時空結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)違背因果律的行為——回到過去,如同科幻小說中的“時間機器”。而在量子引力理論中這類時空結(jié)構(gòu)尤為重要,因為該結(jié)構(gòu)在原則上可以由量子引力的時空幾何漲落形成。 |