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时间是否是量子化的?

2018-06-24  无悔大哥c...

有关时间是否是量子化的问题,物理学家很早就思考过了。自从普朗克在20世纪元年提出了量子假说之后,人们逐渐意识到微观中的东西都是不连续的,它们都是表现为一份一份的量子。既然如此,时间是否也是量子化的呢?

首先一点,在没有把引力成功量子化之前,我们所知的时间以及空间都不是离散的。目前为止,描述引力最成功的理论是广义相对论。在这个理论看来,我们生活在四维时空中,并且时空是连续的。由于广义相对论现在还没能与量子力学相结合,或者说没有得到一个终极引力理论,所以目前看来时间是不能被量子化。

尽管如此,物理学家已经考虑过时间和空间的量子化问题。量子力学奠基人之一海森堡当年提出了量子力学的最重要基础之一:不确定性原理。根据这一原理,粒子的位置和动量是不可能同时测出来的。如果时空连续,利用量子场论(狭义相对论和量子力学的结合)计算某些量将会得到发散的结果。而如果假定时空是量子化的,那么,量子场论就能重整化,计算结果也就不会发散。

不过,如前所述,时间和空间的量子化与基于连续时空的广义相对论格格不入。此外,时空除了是连续或者离散的情况之外,它们还有可能是既连续又离散。在一定尺度下,我们观测到的时空是连续的。但到了一定小的尺度之后,我们将无法观测到时空的连续性。时空究竟能否量子化,可能只有等待人类最终提出包含引力的大统一理论之后才会明白。

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