宇宙 研究称,能量碎片才是宇宙的基本组成部分,颠覆了相对论的时空论

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一种新的物质结构可以模拟最大和最小的物体(从恒星到光子)
宇宙|研究称,能量碎片才是宇宙的基本组成部分,颠覆了相对论的时空论】物质组成了宇宙,但是是什么组成了物质呢?长期以来,对物理学家来说,这个问题一直很棘手。现在,研究人员研究出了一种描述物质的新方法,这反映了物理学最近的发展趋势。他们提出,物质不是由粒子或波组成的,而是由能量碎片组成的。
古希腊人设想了物质的五种组成部分,即土、水、空气、火和以太。以太是一种物质,它充满了整个空间,解释了星星的运转。这些是构造世界的最基本的元素。在近2000年的时间里,他们对物理元素的概念没有发生显著的变化。
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然后,大约在300年前,艾萨克·牛顿爵士提出了所有物质都是由粒子构成的观点。150年后,詹姆斯克拉克麦克斯韦引入了电磁波。粒子是力学的组成部分,而波是电磁学的组成部分,最终确定了粒子和波是构成物质的两个种成分。
与古希腊的五行理论相比,这是一个巨大的进步,但仍有缺陷。在一系列著名的实验中,即众所周知的双缝实验中,光有时像粒子,有时又像波。虽然波和粒子的理论让科学家们对宇宙做出了难以置信的准确预测,但这些规则在最大和最小的尺度上都被打破了。
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爱因斯坦在他的广义相对论中提出了一个补救办法。利用当时可用的数学工具,爱因斯坦能够更好地解释某些物理现象,也解决了一个长期存在的关于惯性和引力的悖论。但他并没有改进粒子或波,而是在提出时空扭曲理论时消除了它们。
利用较新的数学工具,研究人员展示了一个可以准确描述宇宙的新理论。该理论认为可能存在一种比粒子和波更基本的构造块。科学家们明白粒子和波是存在的对立面,粒子是存在于一个点,而波存在于任何地方。但研究人员研究发现,粒子和波之间存在潜在的联系。
能量的流动和碎片
我们的理论以一个新的基本观点开始,能量总是在空间和时间区域中“流动”。可以把能量想象成充满空间和时间区域的线条,它们流入和流出那个区域,没有起点,没有终点,也没有交叉。
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广义相对论是第一个准确预测水星轨道轻微旋转的理论。
从流动的能量线宇宙的想法出发,我们为流动的能量寻找一个单一的构造单元。如果我们能够找到并定义这样一个东西,我们希望能够用它来精确地预测宇宙的最大和最小尺度。
在数学上有许多构造模块可供选择,研究人员寻求一种兼具粒子和波的特征。答案是一种看起来像能量集中的构造块(有点像恒星),这种构造块在中心的能量最高,离中心越远,能量就越小。
令人非常惊讶的是,他们发现只有有限的几种方法来描述流动的能量。研究人员称之为能量碎片。利用能量碎片作为物质的组成部分,研究人员构建了解决物理问题所必需的数学。最后一步是测试它。
回到爱因斯坦
100多年前,爱因斯坦曾用物理学中的两个传奇问题来验证广义相对论,即水星轨道上极其微小的年移(或岁差),以及光线经过太阳时的微小弯曲。
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无论是波理论还是粒子理论都无法解决这些问题,但广义相对论却解决了。根据广义相对论,超大质量的天体扭曲了空间和时间,导致水星的轨迹发生位移。而通过相对论计算出的光的弯曲程度,与天文观测中看到的精确程度相当。
如果新理论有机会用更基本的碎片取代粒子和波,那么新的理论也必须解决相对论可以解决的问题。
对于水星的岁差问题,研究人员将太阳建模为一个巨大的静止能量碎片,而将水星建模为一个较小但缓慢移动的能量碎片。对于光的弯曲问题,太阳被以同样的方式建模,但光子被建模为以光速运动的极小的能量碎片。在这两个问题中,我们计算了运动碎片的轨迹,得到了与广义相对论预测的相同的答案。
他们的工作证明了一种新的基本构造块(能量碎片)是如何精确地建模任意规模的物质,从恒星到光子。这个碎片可能是一个单一的潜在的通用的构建块,它可以对现实进行数学建模,并打破人们对宇宙构建块的思考方式。

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