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科幻迷妙语(摘抄自’93SF银河列车)
2014-06-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
SME理论

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SME理论SME理论,又称为标准模型扩展(SME)的理论,科学家为此假设宇宙中充满着迄今未知的力场,这些力场会将“优先选取”的方向强加给空间,从而使洛伦兹对称遭到破坏。结果便形成了一种被科斯特莱茨基称为标准模型扩展(SME)的理论。



目录



摘要

坠落现象

标准模型

实验结果

SME理论尝试破解

编辑本段摘要

SME理论,又称为标准模型扩展理论,科学家假设宇宙中充满着迄今未知的力场,这些力场会将“优先选取”的方向强加给空间,从而使洛伦兹对称遭到破坏。SME理论将所有已知的力和粒子纳入考察范围,同时还兼顾到它们如何与新力场发生的相互作用,由此揭示了各种各样迄今被置若罔闻,实则有望为观察洛伦兹对称侵犯提供机遇的现象。

编辑本段坠落现象

大家都听说过牛顿和苹果的故事。1666年的秋季,牛顿看见一个苹果坠落到地面上,不禁思绪万千,促使他提出一连串的问题:“那个苹果为什么总是垂直下坠?为什么不会向旁边飘落或者朝上升腾,而是始终对着地球的中心呢?”但美国印第安纳大学的物理学家艾伦·科斯特莱茨基却认为它们是重要的。他和他的研究生杰伊·塔松发现:诸如此类公然违背我们最佳引力理论的现象,可能已轻易地回避了长达数世纪的探究。1989年科斯特莱茨基潜心研究20年的成果,他开始思索我们对宇宙运行的最佳理解究竟出了什么“故障”;这种理解是由两种伟大理论所提供的。第一种便是广义相对论,也就是爱因斯坦阐释引力如何运行的理论。另一种则是粒子物理学的标准模型,亦即从量子角度来描述我们周围的物质和引力以外的所有力。从目前来看,相对论和标准模型都是不够完善的。遇到引力异常强大的场合,例如在描述宇宙大爆炸或黑洞中心的时候,广义相对论就会失灵。而标准模型为了解释宇宙基本粒子的质量,又不得不极尽牵强附会之能事。此外,这两种理论还是互不兼容的,对于时间等概念持有截然不同的看法。这就使两者根本不可能融合为单一的“万物至理”。

编辑本段标准模型

科斯特莱茨基并没有寄希望于特定的万物至理。相反,他采取了一种不预设答案、随时容许修正的态度,希望藉此让我们了解到哪里去寻找洛伦兹对称遭破坏的现象,对未来的理论有所启迪。他和他的同事运用广义相对论和标准模型作为起点,然后提出了种种破坏对称的方式。他们为此假设:宇宙中充满着迄今未知的力场,这些力场会将“优先选取”的方向强加给空间,从而使对称遭到破坏。结果,便形成了一种被科斯特莱茨基称为标准模型扩展(SME)的理论。SME理论将所有已知的力和粒子纳入考察范围,同时还兼顾到它们如何与新力场发生的相互作用,由此揭示了各种各样迄今被置若罔闻,实则有望为观察洛伦兹对称侵犯提供机遇的现象。当前实验人员正在按名单所列进行探索。科斯特莱茨基说。到目前为止,他们都以失败而告终。研究人员考察的内容包括:时钟在空间的某个定向是否走得更快一些,或者因材料内部的电子自转而形成的磁场是否会随着电子自转轴的定向而发生变化。

编辑本段实验结果

尽管这个话题听起来很爆冷门,迄今为止的实验结果也远远未能印证科学家的预测,但相对论和量子理论的结合问题是如此重大,我们无法不对心存疑窦的任何原理进行一番测试。不过,克劳利西澳大学的物理学家迈克·托巴尔认为,科斯特莱茨基和塔松的论文听起来好像很爆冷门,其实却提出了一种令人振奋的新见解。这是迄今为止取得的一个重要进展。哈佛大学的罗纳德·沃尔沃思也有同感我期待着若干实验小组现在就着手搜寻科斯特莱茨基所假设的效应。因此科斯特莱茨基和塔松建议对牛顿修正版的万有引力定律进行一番测试。目的是看一看它在不同的时间和不同的地点,被应用于光子、中子和电子等粒子程度各异的组合时是否会固守不变。迄今为止已经探测的,只是这个新的可能效应范围中极小的一部分。为了进行实验起见,他们还得保护自身平衡不受电磁场和源自附近实验室的震动的影响,同时补偿地下水位在一年的不同时节上升和下降时发生变化的引力。然而他们最终还是发现:至少铍和钛同引力的耦合没有什么两样——差异仅为1000亿分之一。

编辑本段SME理论尝试破解

科斯特莱茨基正在规划其他可望揭示SME所假设的力场的实验,其中涉及超导体引力传感器、探测到月球距离的激光器、原子干涉仪以及未来基于卫星的引力实验;所有这一切会有助于发现恼人的对称是在哪里销声匿迹,躲躲闪闪的宇宙终极理论又是在哪里崭露头角的。不错,那就是未来的希望所在。虽然沃尔沃思同意此类实验是重要的,但他还是无法确信它们将会揭示任何对称侵犯的现象。无论从哪方面来看,都不能肯定它是存在的,或者说我们人类真的会有能力去发现它们。阿代尔伯格相信,相对论和量子理论的结合问题是如此重大,我们无法不对心存疑窦的任何原理进行一番测试。看来非常可能的是,我们正在丧失物理学中某种无与伦比的东西。阿代尔伯格说,我会为洛伦兹破坏效应的大规模存在而感到震惊,但它肯定是值得验证的,以便看一看大自然是否尊重我的偏见。

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