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一項(xiàng)舊的實(shí)驗(yàn)可能是揭開“萬物理論”的關(guān)鍵

 昵稱41082923 2018-01-16
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1. 一位西班牙物理學(xué)家說:“重新思考我們在1801年雙狹縫實(shí)驗(yàn)(double slit experiment)的假設(shè),可能是找到統(tǒng)一'萬物理論(theory of everything )'的關(guān)鍵。”
2. 調(diào)和現(xiàn)代物理學(xué)的兩個支柱,愛因斯坦的廣義相對論和量子力學(xué)理論,對于真實(shí)會有更好的理解。
互相對立的差異
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理論物理學(xué)無法找到的是統(tǒng)一的萬物理論,萬物理論要統(tǒng)一現(xiàn)代物理學(xué)的兩個支柱,愛因斯坦的廣義相對論和量子力學(xué)。雖然這兩個理論都解釋了很多有關(guān)于我們的宇宙,但它們也彼此不相容。現(xiàn)在,西班牙巴塞隆納科學(xué)技術(shù)學(xué)院(Barcelona Institute of Science and Technology)的James Quach提出了一種可能調(diào)和這兩個理論的方法,并且他的想法是從一個標(biāo)志性的實(shí)驗(yàn)開始。
Thomas Young的1801年雙狹縫實(shí)驗(yàn)涉及到發(fā)送粒子通過兩個狹縫,然后檢查它們在撞擊到狹縫后面的螢?zāi)粫r所產(chǎn)生的圖案。對粒子的傳統(tǒng)看法是認(rèn)為它們應(yīng)當(dāng)在螢?zāi)簧闲纬蓛蓚€平行的條紋,而且在大多數(shù)的情況下是如此,直到我們接觸到量子粒子。當(dāng)我們發(fā)送電子通過狹縫時,它們表現(xiàn)得很像波,產(chǎn)生交替的明亮和暗淡的條紋。
雖然我們不知道為什么量子粒子創(chuàng)造出它們在雙狹縫實(shí)驗(yàn)中所做出的圖案,由于波恩法則(Born rule),我們的確知道如何預(yù)測它們將在哪里撞擊到螢?zāi)?,而波恩法則在迄今所有的真實(shí)測試是行得通的。但情況是,物理學(xué)不知道為什么它為什么行得通,它就是行得通。
Quach的研究建議以我們的量子力學(xué)知識,來詳細(xì)察看從雙狹縫實(shí)驗(yàn)到找出目前分歧的假設(shè),這將使我們更接近于調(diào)和它與廣義相對論。他建議我們設(shè)計一個波恩法則行不通的實(shí)驗(yàn),因?yàn)檫@將啟發(fā)我們對量子力學(xué)理解的任何弱點(diǎn),并希望幫助我們調(diào)和它與廣義相對論。
他提議采用理論物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)的論斷。在解釋粒子在雙狹縫實(shí)驗(yàn)中的可能路徑,必須要考慮所有路徑,甚至是無意義的路徑。不是僅僅考慮量子粒子的兩個可能的路徑(通過縫隙A或通過縫隙B),物理學(xué)家應(yīng)該考慮第3條路徑:通過縫隙A,然后到縫隙B,最后到達(dá)螢?zāi)弧?/div>
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Quach認(rèn)為如果在雙狹縫板后面放置兩個偵測器,這是可以測試的。一個偵測器將指出量子粒子是否已經(jīng)穿過狹縫A或B,而另一個將偵測粒子是否僅通過一個或兩個狹縫,但不知道是哪一個。
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中間立場
當(dāng)你解釋Quach的三條路徑之間的干擾時,你所得到的機(jī)率會不同于只解釋兩條路徑的波恩法則所預(yù)測的機(jī)率。這個波恩法則的漏洞,可以指出在愛因斯坦廣義相對論和量子力學(xué)理論中的哪些假設(shè)必須丟棄,引導(dǎo)我們沿著道路朝向夢寐以求的萬物理論。
雖然Quach的提案還沒有正式被同行審查,或是在真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)中測試,但它可能是解決一個困擾科學(xué)界半個世紀(jì)之久的問題的第一步,并導(dǎo)致對我們所居住的宇宙更全面的理解。
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