讓時間和空間分家吧——愛因斯坦的時空理論也許將被推翻

讓時間和空間分家吧——愛因斯坦的時空理論也許將被推翻
Photo Credit:科學人雜誌

我們想讓你知道的是

牛頓對了、愛因斯坦錯了嗎?如果剖開時空的結構、回頭聆聽19世紀對於時間的看法,我們得到的是量子重力論。

撰文:梅拉里(Zeeya Merali)
翻譯:宋宜真

牛頓對了、愛因斯坦錯了嗎?如果剖開時空的結構、回頭聆聽19世紀對於時間的看法,我們得到的是量子重力論。

過去數十年來,物理學家一直在為量子力學跟重力理論的結合而奮鬥,畢竟自然界中其他作用力的身世早已釐清且各就各位,例如電磁力就可以用光子的量子力學運動來描述。但是,若想以量子重力來描述兩個物體間的重力,馬上就會遇到困難:最後計算出來的解都是無限大。現在,美國加州大學柏克萊分校的物理學家侯拉瓦(Petr Hoava)認為他發現問題所在了:這一切都跟時間有關。

更確切來說,問題在於愛因斯坦的重力理論中(也就是廣義相對論),空間和時間是如何連結的。眾所皆知,愛因斯坦推翻了牛頓系統中絕對的時間觀(牛頓系統中,時間是穩定地在背景中滴答前進),並提出時間事實上是另一個維度,和空間緊密結合在一起,所形成的時空結構是會受到物質影響而彎曲變形的。問題在於,量子力學中,時間仍舊維持著牛頓力學系統中那種超然獨立的角色,是物質演出的舞台,而不會受到物質出現與否的影響。這兩種時間的概念是不相容的。

侯拉瓦表示,解決方式就是在非常高能量的狀態下,把時間跟空間斷開,一如受量子重力主導的早期宇宙。侯拉瓦說:「我回到牛頓的想法,將時間和空間視為不對等之物。」而在低能量狀態,廣義相對論便會從背景架構中浮現,將時間和空間重新縫合。

侯拉瓦以某些奇特物質改變相態的方式,來解釋廣義相對論的浮現。舉例來說,這就像低溫液態氦的性質會發生劇烈改變,形成一種不具摩擦力的「超流體」。他以各種詭異相態轉變的數學來建構他的重力理論,而且目前為止都還可行:其他理論在無限大之處都會遇到困難,但這個理論則否,而且能建構出運作得當的重力表現,也能符合電腦模擬出的量子重力。

Liquid_helium_Rollin_film
由I, AlfredLeitner, took this photograph as part of my movie "Liquid Helium,Superfluid" - 自己的作品,公有領域,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7741454
處於超流相的液氦,會在杯身內面向上緩慢攀爬,攀越過杯口,然後在杯身外面向下緩慢滑落,集結在一起,形成一滴液氦珠,最後滴落在下面的液氦裏。這樣,液氦會一滴一滴的滴落,直到杯子完全流空為止。

侯拉瓦的理論在2009年1月發表之後,等於為物理界打了一針強心劑。同年11月,物理學家在加拿大安大略省的滑鐵盧圓周理論物理研究所會面,主要是確認這個模型能否正確描述我們現今所看到的宇宙。當初就是愛因斯坦預測水星運動的準確度高於牛頓的重力理論,廣義相對論才大獲全勝。侯拉瓦的重力理論也能獲得一樣的成功嗎?目前的答案似乎是肯定的。葡萄牙里斯本大學的羅勃(Francisco Lobo)等人已經運用該理論,正確描述出行星的運動。

還有人對於侯拉瓦的重力理論做出更大膽的聲明,尤其是用來解釋大霹靂理論中的奇異點等宇宙學重大難題,因為物理定律在奇異點無法成立。加拿大馬吉爾大學的宇宙學家布蘭登柏格(Robert Brandenberger)於2009年8月《物理通訊評論D》的文章中表示,如果侯拉瓦的重力理論是正確的,那麼宇宙並非如大霹靂般炸開,而是反彈開來的。

他說:「充滿物質的宇宙將會收縮到一個很小(但有限的)體積,然後再反彈開來。」根據布蘭登柏格的計算,宇宙反彈所生成的漣漪,跟衛星已偵測到的宇宙微波背景輻射是相符的,而他目前正在尋找其中的特徵訊號,以區隔出反彈理論跟大霹靂理論。

日本東京大學宇宙學家向山信治則表示:侯拉瓦的重力理論還創造出一個「暗物質的幻影」。他在2009年9月的《物理通訊評論D》的文章中解釋,在特定情形中,侯拉瓦的重力會與一般物質交互作用而有所漲落,因此重力會比廣義相對論所預測的稍高。基於這個影響,星系實際包含的物質比能觀測到的要多。

此外,韓國國立全北大學的宇宙學家朴武仁(Mu-In Park)認為,能讓宇宙加速膨脹的動力,或許是侯拉瓦的重力,而不是現今所認定的神秘暗能量。朴武仁表示,對宇宙起源最重要的一項解釋,就是空無一物的空間其實有內在的能量去把宇宙往外推。這種內在能量並非來自於廣義相對論,而是從侯拉瓦重力方程式自然推導而來。

本文獲《科學人雜誌》、《科學人粉絲團》授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


猜你喜歡


BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活

BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活
Photo Credit: TNL Brand Studio

我們想讓你知道的是

「電動車」毫無疑問的成為當前汽車市場最夯的話題與名詞,無論豪華抑或平價汽車品牌皆推出代表各自電動世代的最新電動車款。身為全球豪華汽車品牌領導者BMW,如何再次於此嶄新的電動世代再次領先?【BMW i 智慧電能生活圈】,是BMW端出的秘密武器。

接軌嶄新的電動世代,BMW直接為用車者描繪最便利的生活願景,名為「BMW i智慧電能生活圈」,從用車者的使用情境思考,無論是家中、工作場域、外出旅途與目的地等,都是「BMW i智慧電能生活圈」中相當重要的電量補充站點,規劃的多種電量補充方式包含【BMW家用充電】、【BMW目的地充電】、【BMW i高速充電站】等,讓車主可以輕鬆擁抱BMW電動車所帶來的嶄新電動生活。

【BMW家用充電】

就像許多人使用手機的習慣,回到家開始充電,每次出門前都是滿滿的電力。將BMW Wallbox壁掛式交流充電座安裝於家中車庫或車位註一,車輛停妥後插上充電槍,人回到家中休息充電時車輛同時也在充電,還可利用智慧型手機應用程式(My BMW App)進行充電相關設定。隔日出門前車輛已經備滿電力,以iX xDrive50為例,代表每天出門都有最高630km續航里程註二供使用,可滿足絕大多數的用車里程需求。

【BMW目的地充電】

若前一天晚上忘了充電,或是有著不同於平常通勤的路程安排,也無需擔心,此時可充分利用目的地充電裝置來補充續航里程。早從2014年開始,BMW總代理汎德便在台灣建置超過百座的公用交流充電座,像是公用停車場、飯店、經銷商展示中心都有;不僅如此,2022年開始總代理汎德更啟動經銷商與外部場域合作建置目的地交流充電站,再加上現有的公用交流充電座,迄今全台已有超過兩千座BMW電動車可使用的交流電充電座,只要透過「My BMW App」或「BMW充電App」就可以查詢充電站點資訊,大幅增加外出時的用車便利與行程規劃彈性。

【BMW i高速充電站】

若有著長里程的旅程規劃,或是行程間需要快速的補充電力,此時就可以充分利用BMW i高速充電站來進行電力補充。2022年底前BMW規劃將在全台經銷商建置14座BMW i高速充電站,最大充電功率高達350kW。以iX xDrive50為例,最快6分鐘就可以補充100公里的續航里程,一點也不用擔心旅程因此中斷、壞了出遊興致。

要如何知道BMW i高速充電站的位置?只要透過車主專屬的「BMW充電App」就可以查詢完整的充電站資訊、掃描QR Code便可以快速啟動充電,並綁定信用卡付款。便利的數位化充電服務,清楚展現BMW積極開拓BMW i智慧電能生活圈的企圖心。

*BMW i 高速充電網官方資訊

超高速充電效能

除了三種不同的電能補充方式,車輛本身更需要擁有高速的充電能力。以當前BMW旗下最熱銷的iX豪華純電旗艦休旅車款而言,導入了第五代eDrive電能科技,以能量密度更高的新世代鋰電池模組,加上最高可達200kW的充電功率註三,最快10分鐘就可以補充150km續航里程註二,大幅縮減充電所需時間,便利性不言而喻。

BMW i智慧電能生活圈從實用性思考 有效破除里程焦慮

在電動車百家爭鳴之際,有別於其他品牌僅強調電動車本身技術,BMW不僅以先進科技作為基礎,更從用車者的角度與生活習慣思考,以三種電量補充方式再加上超高速的車輛充電效能,不論是在家中安裝交流充電座每天為車輛充電, 外出時的目的地充電, 以及長途旅行時藉由BMW i高速充電站在最短的時間內補充最多的電量,相信對於車主而言,大幅降低里程焦慮,取而代之的是更便利、更經濟的用車成本,當然,BMW招牌的駕馭樂趣,仍然在旗下電動車款上完美體現。

註一:需專人到府評估安裝可行性
註二:WLTP測試規範下所測得之數據
註三:BMW iX xDrive50車款。
註四: 詳細銷售辦法請洽BMW i指定授權經銷商


猜你喜歡