为物理学中最糟糕的预测爱因斯坦真的错了吗

放大字体  缩小字体 2019-08-30 15:41:21  阅读:1638 作者:责任编辑NO。石雅莉0321

一个世纪前爱因斯坦广义相对论中提出的“世界学常数”是物理学家的“眼中钉”,该常数理论猜测与根据地理观测成果之间的差值约达10^121个数量级。这一猜测被以为是整个物理史上最糟糕的猜测,但这并不令人惊奇。在宣布在《物理快报B》上的一项研讨中,瑞士日内瓦大学科学家提出了一种好像能够处理这种不共同的办法。研讨的开始主意是承受另一个常数——牛顿的万有引力G,它也是广义相对论方程的一部分,可能会有所不同。

科学界现已积极地承受了这一潜在的重大突破,但仍然需求继续进行,以便发生能够经过试验证明(或批驳)的猜测。日内瓦大学科学院理论物理系助理教授卢卡斯·隆布里瑟说:研讨包含对广义相对论方程一种新的数学操作,最终使关于世界学常数的理论和观测相和谐成为可能。一个多世纪前,爱因斯坦在广义相对论方程中引进了世界学常数Λ(λ)。爱因斯坦需求这个常数来保证理论与所以为是静态的世界相兼容。

但是,在1929年,另一位物理学家埃德温·哈勃发现,星系都在彼此远离,这是世界实际上正在胀大的痕迹。在了解到这一点后,爱因斯坦懊悔自己引进了世界学常数,在他眼里这个常数现已变得毫无用处,爱因斯坦乃至把它描绘为“我一生中最大的过错”。1998年,对悠远超新星的准确剖析供给了依据,证明世界胀大,不是稳定的,实际上是在加快,就好像一种奥妙力气正以越来越快的速度胀大着世界。

为了描绘物理学家所说的“真空能量”(一种性质不知道的能量),世界学常数再次被调用,是世界加快胀大的原因。对超新星,特别是世界微波布景(来自天空一切的微波辐射,被以为是世界大爆炸留下的)最准确的观测,使得丈量这个世界学常数的试验值成为可能。成果是一个十分小的数字(1.11×10^-52 m^-2),但仍然大到足以发生所需的加快胀大作用。问题是世界学常数理论值有很大的不同。

这个值是运用量子场论取得:这一点以为,在空间的每一个点和任何时刻,都会发生和损坏十分小规模的粒子对,几乎是瞬间的。这种“真空涨落”能量(一种十分实在的现象)被解说为对世界学常数的奉献。但在核算其值时,得到了一个巨大的数值(3.83×10^+69 m^-2),这与试验值很大程度上不相容。这一估估测表了科学界理论与试验之间迄今取得的最大距离(10^121倍)。这个世界学常数问题是当时理论物理学中“最抢手”的课题之一。

许多科学家都在从五湖四海的研讨广义相对论方程式,企图挖掘出处理这个问题的思维。尽管现已提出了几种战略,但现在还没有达到遍及共同。Lombriser教授在几年前就有了一个开始的主意,就是在爱因斯坦方程中呈现的万有引力G(牛顿)常数中引进一个变量。这意味着世界(G=6.67408×10^-11m^3/kgs2)成为很多不同理论可能性中的一个特例。在很多假定之后,隆布里瑟教授的数学办法意味着能够核算参数ΩΛ(Omega Lambda),这是表达世界常数的另一种办法,但更简单操作。

这个参数还指定世界中由暗能量组成的当时部分(其余部分由物质组成)。这位日内瓦物理学家取得的理论值为0.704,即70.4%。这个数字与迄今为止取得的最好试验估计值0.685或68.5%十分共同,标明这比10^121的差异有了巨大改进。这一开始的成功现在需求进行进一步剖析,以验证Lombriser提出的新结构,是否能够用来从头解说或弄清世界学的其他奥妙。这位物理学家现已被邀请在科学会议上介绍和解说他的办法,这反映了科学社区所表现出的爱好。

博科园|研讨/来自:日内瓦大学

参阅期刊《物理快报B》

DOI: 10.1016/j.physletb.2019.134804

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