科学家研究成果——揭示多维时空及超光速理论新进展

发布时间：2023-03-13 09:43:25 所属栏目：外闻来源：

导读：根据《古典和量子引力》期刊发表的一份新研究，要揭示超光速物理学的奥秘，科学家可能需要将关于十维数量的研究进行到底。具体而言，答案可能在三个时间维度，再搭配上一个空间维度。数学是相当深奥和复杂的，不过我

根据《古典和量子引力》期刊发表的一份新研究，要揭示超光速物理学的奥秘，科学家可能需要将关于十维数量的研究进行到底。具体而言，答案可能在三个时间维度，再搭配上一个空间维度。数学是相当深奥和复杂的，不过我们终究可以掌握这一概念。

超光速观察者的概念相当引人入胜，因为在某种意义上，它融合了物理学中两个差异悬殊的分支理论，即广义相对论和量子力学。爱因斯坦的广义相对论，会在物体以亚光速（接近光速但低于光速）运动时，控制时空的特性。广义相对论的量子力学则是关于一个个亚原子粒子在极小尺度上相互作用的行为方式的物理规则。

德拉甘的最新研究成果指出，这至少在理论上是可能的。或许更加有趣的是，广义相对论在超光速条件下转化为量子现象的方式并不会导致任何因果悖论。在2020年3月发表于《新物理学杂志》的研究中，德拉甘及其共同作者只研究了一个空间维度和一个时间维度，也称为“1+1”时空。而在最新的论文中，他们增加了时间维度的数量，成为1+3时空，即其中包含一个空间维度和三个时间维度。

当观察者以超光速前进时，符号的差异也改变了。在新理论的数学形式中，时间和空间必须翻转。“超光速观察者的时间变成了亚光速观察者的空间，而它们的空间变成了时间。”德拉甘表示。换言之，一般亚光速观察者的空间和时间变为超光速观察者的时间和空间。“所以它们的相应符号需要互换。”

在1+1时空的设想中，意味着两个维度（一个时间，一个空间）是一样的，那么进行互换就是不必要的。如果50=50，那么两个50之间的分别就不重要了。（在逻辑上，此称为恒真式。）这代表如果我们真的想将时间和空间视作不同事物来研究，就需要再加入第二个二维组合。由空间和1号时间为一组代表空间，而2号时间和3号时间为一组共同代表时间。这不完全等同于平方差的例子，但我们有了两组平衡的维度。

“物理学中的对称概念可以追溯至伽利略，”德拉甘说。“他注意到，无论我们以什么速度移动，只要速度不变，我们的物理学一样会保持恒定。鹦鹉在移动中的飞船上飞行，会感受到与在地球上同样的动力学定律。”

德拉甘解释，长期以来，任何物体的速度都无法超越光速的想法，一直限制着我们对物理学的认知。这表示从定义上来说，超光速观察者的存在就是一种例外，我们必须努力将对称的概念延伸至其中。

“关于不止一个时间维度的概念，其他科学家已经思考了许多年，所以它并不新奇。”曾担任NASA物理学家的哈罗德．怀特告诉《大众机械》杂志。“不过由该研究作者所提出的数学架构很特别。作者在该研究中获得的好处是，它为我们所需要的‘场理论’框架构建了一个数学基础。”

什么是“场理论”框架？它是一个能涵盖所有物理学的全面性理论。“如果我们把物理学的标准模型想像成文氏图，图中会有两个并排的圆形，彼此间只有一个接触的切点。”怀特解释，“大一统理论的概念或许能被想像成一个更大的圆圈，其中涵盖着两个较小的圆圈。”

德拉甘并不这样想，“最后一个问题是，超光速物体只是一个数学上的可能性，还是它们在现实中真实存在。”他总结说，“我们比较相信后者，这也是我们进一步研究的目的。”

曲速飞船曾经是科幻作家所能想像到的最离奇的事物，但它却包含着物理学中两种截然不同的分支，并成为一个优雅的理论。事实上，超光速物体在现实中与我们的距离，可能比我们想像的还要近。超光速飞行的概念最早由爱因斯坦提出，他认为光速不可超越，宇宙中任何东西都无法达到光速。

（编辑：汽车网）

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