圈量子理論

專業術語

量子理論又稱為量子力學量子物理學,是一組在極小尺度上主要應用於原子或更小實體的微粒定律。量子理論的核心是測不準原理波粒二象性概念的結合。在圈量子引力理論中,時間同樣不是一條連續流淌的長河,而是如時鐘的滴答聲一般,每“滴答”一次,就大約是一個普朗克時間:10的-43次方秒。

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正文


隨手拿起一張白紙,我們會發現,它的表面很光滑,光線照射在上面,甚至會反射出光澤。好,現在,讓我們拿起放大鏡,再次觀察這張白紙,我們會發現,這張紙的表面其實並不那樣光滑,它是凹凸不平的。
如果我們的放大鏡質量上乘,放大倍數很高,我們甚至能看到,紙其實是由許多的木質纖維組成,這並不奇怪,紙就是木材被加工后得到的。
再放大一些怎麼樣?從這張白紙上撕下很小很小的一片,放到顯微鏡下觀察,我們會發現這張紙竟然漏洞百出。請不要責怪造紙廠偷工減料,所有的紙通過顯微鏡觀察,都是這副模樣。如果我們的顯微鏡放大倍數足夠高,我們甚至能看到在紙上散步的細菌。
假如儀器允許我們看得更細,我們還能看到什麼?紙也好,紙上的細菌也罷,都是由原子構成的。原子依然可以劃分為更小的物質。似乎,我們可以看到無限小的物質,只要我們的儀器能讓我們看清楚。
可是,如果我們把儀器對準原子和原子之間的空隙,也就是我們通常所說的空間,我們能看到什麼呢?如果可能,把我們的儀器對準時間,我們又能看到什麼?
時空破碎
如果我們把無比精密的顯微鏡對準原子和原子之間的空隙,我們將看到,空間是由一塊一塊的小空間組成的,同樣我們把儀器對準時間去觀察,將發現時間也不是連貫的,它也是一段一段拼合成的。
不必驚訝,這就是關於時空的新理論——圈量子引力理論告訴我們的。這個理論預言,我們周圍的空間並不是無限可分的,它是離散的,有最小的組成體積,空間不會比這個體積更小了。
打個比方,用杯子盛滿水,傾斜杯子,使水緩慢流出,肉眼告訴我們,水連續地流淌著。這好比我們從前理解的連續空間。把杯子里的水用綠豆代替,再度傾斜杯子,使豆子灑出來,我們看到一粒粒豆子從杯中滾出,這好比新理論告訴我們的空間,空間不是連續的,而是一粒一粒的。
這些小“綠豆”,即空間的最小單元,它的體積和表面積可以用一個非常小的量來度量,即普朗克長度。普朗克長度非常小:10的-33次方厘米;因此,空間的可能的最小面積,大約是普朗克長度的平方,即10的-66次方平方厘米。同理,空間可能的最小的體積,大約是普朗克長度的立方,也就是10的-99次方立方厘米。
這一粒粒組成空間的“綠豆”是如此地渺小,在1立方厘米的空間中,含有10的99次方個小“綠豆”。要知道,我們宇宙的體積,也不過是1立方厘米的10的85次方倍。
說得更準確一些,在我們的宇宙中,時間就是以數不清的時鐘滴答聲來流動的;時間滴答滴答地跳過10的43次方個最小時間(普朗克時間),我們的手錶指針剛好走過1秒。