Riddle ntawm lub sijhawm

Lub sij hawm ib txwm muaj teeb meem. Ua ntej, nws nyuaj rau txawm tias lub siab zoo tshaj plaws kom nkag siab tias lub sijhawm tiag tiag yog dab tsi. Niaj hnub no, thaum nws zoo li peb to taub qhov no rau qee qhov, ntau tus ntseeg tias yog tsis muaj nws, tsawg kawg hauv kev xav, nws yuav zoo dua.

"" Sau los ntawm Isaac Newton. Nws ntseeg hais tias lub sij hawm tsuas yog to taub tiag tiag rau lej. Rau nws, ib-dimensional kiag li lub sij hawm thiab peb-dimensional geometry ntawm lub ntiaj teb no yog kev ywj pheej thiab cais yam ntawm lub hom phiaj kev muaj tiag, thiab nyob rau txhua lub sij hawm ntawm lub sij hawm kiag li, tag nrho cov xwm txheej nyob rau hauv lub ntiaj teb no tshwm sim ib txhij.

Nrog nws txoj kev xav tshwj xeeb ntawm kev sib txheeb, Einstein tshem tawm lub tswv yim ntawm tib lub sijhawm. Raws li nws lub tswv yim, simultaneity tsis yog ib qho kev sib raug zoo ntawm cov xwm txheej: dab tsi yog ib txhij nyob rau hauv ib tug ncej ntawm kev siv yuav tsis tas yuav ib txhij nyob rau hauv lwm yam.

Ib qho piv txwv ntawm Einstein txoj kev nkag siab ntawm lub sij hawm yog muon los ntawm cosmic rays. Nws yog ib qho tsis ruaj tsis khov subatomic particle nrog lub neej nruab nrab ntawm 2,2 microseconds. Nws tsim nyob rau hauv cov huab cua sab saud, thiab txawm hais tias peb cia siab tias nws yuav taug kev tsuas yog 660 meters (ntawm qhov ceev ntawm lub teeb 300 km / s) ua ntej tawg, lub sij hawm dilation cuam tshuam tso cai rau cosmic muons mus txog 000 kilometers mus rau lub ntiaj teb saum npoo. thiab ntxiv. . Nyob rau hauv cov ntaub ntawv siv nrog lub ntiaj teb, muons nyob ntev dua vim lawv qhov kev kub ceev.

Xyoo 1907, Einstein tus qub xib fwb Hermann Minkowski tau qhia qhov chaw thiab lub sijhawm. Spacetime coj zoo li ib qho xwm txheej uas cov khoom txav mus rau hauv lub ntiaj teb sib raug zoo rau ib leeg. Txawm li cas los xij, qhov version ntawm spacetime tsis tiav (saib thiab: ). Nws tsis suav nrog lub ntiajteb txawj nqus mus txog thaum Einstein qhia txog kev sib raug zoo hauv xyoo 1916. Cov ntaub ntawm qhov chaw-lub sij hawm yog tas mus li, du, warped thiab deformed los ntawm muaj teeb meem thiab lub zog (2). Lub ntiajteb txawj nqus yog qhov curvature ntawm lub ntiaj teb, tshwm sim los ntawm lub cev loj thiab lwm yam zog, uas txiav txim siab txoj kev uas cov khoom siv. Qhov no curvature yog dynamic, txav raws li cov khoom txav. Raws li physicist John Wheeler hais tias, "Spacetime yuav siv sij hawm ntau tshaj los ntawm kev qhia nws yuav ua li cas txav, thiab huab hwm coj yuav siv sij hawm dhau lub sijhawm los ntawm kev qhia nws yuav ua li cas nkhaus."

2. Einstein qhov chaw-lub sij hawm

Lub sijhawm thiab lub ntiaj teb quantum

Txoj kev xav dav dav ntawm kev txheeb ze suav tias lub sijhawm dhau mus ua ntu zus thiab txheeb ze, thiab suav tias lub sijhawm dhau los ua universal thiab meej hauv cov ntawv xaiv. Hauv xyoo 60, kev sim ua tiav los ua ke cov tswv yim yav dhau los tsis sib xws, quantum mechanics thiab kev sib txheeb dav dav coj mus rau qhov hu ua Wheeler-DeWitt equation, ib kauj ruam ntawm txoj kev xav. quantum gravity. Qhov kev sib npaug no daws tau ib qho teeb meem tab sis tsim lwm qhov. Lub sij hawm tsis muaj feem hauv qhov sib npaug no. Qhov no tau ua rau muaj kev tsis sib haum xeeb ntawm cov kws kho mob, uas lawv hu ua qhov teeb meem ntawm lub sijhawm.

Carlo Rovelli (3), ib tug niaj hnub Italian theoretical physicist muaj ib tug meej lub tswv yim rau qhov no. ", nws sau nyob rau hauv phau ntawv "The Secret of Time".

3. Carlo Rovelli thiab nws phau ntawv

Cov neeg uas pom zoo nrog Copenhagen txhais lus ntawm quantum mechanics ntseeg tias quantum txheej txheem ua raws li Schrödinger kab zauv, uas yog symmetrical nyob rau hauv lub sij hawm thiab tshwm sim los ntawm yoj vau ntawm ib tug muaj nuj nqi. Nyob rau hauv lub quantum mechanical version ntawm entropy, thaum entropy hloov, nws tsis yog cua sov uas ntws, tab sis cov ntaub ntawv. Qee cov quantum physicists thov kom pom lub hauv paus ntawm lub xub ntiag ntawm lub sijhawm. Lawv hais tias lub zog dissipates thiab cov khoom zoo sib xws vim hais tias theem pib khi ua ke thaum lawv cuam tshuam nrog "quantum entanglement." Einstein, nrog rau nws cov npoj yaig Podolsky thiab Rosen, pom tias tus cwj pwm no tsis tuaj yeem ua tsis tau vim nws cuam tshuam qhov kev xav hauv zej zog ntawm qhov ua rau muaj kev cuam tshuam. Yuav ua li cas cov khoom nyob deb ntawm ib leeg cuam tshuam nrog ib leeg ib zaug, lawv nug.

Xyoo 1964, nws tau tsim qhov kev sim sim uas tsis pom zoo rau Einstein cov lus thov txog qhov hu ua qhov txawv txav. Yog li ntawd, nws yog dav ntseeg hais tias cov ntaub ntawv yuav mus los ntawm entangled hais, muaj peev xwm sai tshaj li lub teeb mus. Raws li peb paub, lub sijhawm tsis muaj nyob rau entangled hais (4).

Ib pab pawg kws kho mob ntawm Hebrew University coj los ntawm Eli Megidish hauv Yeluxalees tau tshaj tawm xyoo 2013 tias lawv tau ua tiav hauv kev cuam tshuam cov photons uas tsis nyob hauv lub sijhawm. Ua ntej, nyob rau hauv thawj kauj ruam, lawv tsim ib tug entangled khub ntawm photons, 1-2. Tsis ntev tom qab ntawd, lawv ntsuas qhov polarization ntawm photon 1 (ib qho cuab yeej uas piav qhia txog cov kev taw qhia uas lub teeb oscillates) - yog li "tua" nws (theem II). Photon 2 raug xa mus rau kev taug kev, thiab ib qho tshiab entangled khub 3-4 tau tsim (qib III). Photon 3 ces ntsuas nrog rau kev mus ncig photon 2 nyob rau hauv xws li ib txoj kev uas lub entanglement coefficient "hloov" los ntawm cov qub khub (1-2 thiab 3-4) mus rau lub tshiab ua ke 2-3 (qib IV). Qee lub sij hawm tom qab (theem V) qhov polarity ntawm qhov tsuas muaj sia nyob photon 4 yog ntsuas thiab cov txiaj ntsig tau muab piv nrog cov polarization ntawm lub sijhawm ntev-tuag photon 1 (rov qab rau theem II). Qhov tshwm sim? Cov ntaub ntawv qhia txog qhov muaj kev sib raug zoo ntawm quantum ntawm photons 1 thiab 4, "tsis nyob hauv ib ntus". Qhov no txhais tau hais tias entanglement tuaj yeem tshwm sim hauv ob lub tshuab quantum uas tsis tau muaj nyob hauv lub sijhawm.

Megiddish thiab nws cov npoj yaig tsis tuaj yeem pab tab sis xav txog kev txhais tau ntawm lawv cov txiaj ntsig. Tej zaum qhov kev ntsuas ntawm lub polarization ntawm photon 1 nyob rau hauv kauj ruam II ua li cas directs lub yav tom ntej polarization ntawm 4, los yog kev ntsuas ntawm lub polarization ntawm photon 4 nyob rau hauv kauj ruam V cas overwrites lub yav dhau los polarization xeev ntawm photon 1. Nyob rau hauv ob qho tib si rau pem hauv ntej thiab rov qab cov lus qhia, quantum correlations propagate mus rau lub causal void ntawm kev tuag ntawm ib tug photon thiab yug los ntawm lwm tus.

Qhov no txhais li cas ntawm macro scale? Cov kws tshawb fawb, sib tham txog qhov muaj feem cuam tshuam, tham txog qhov muaj peev xwm hais tias peb cov kev soj ntsuam ntawm lub hnub qub tau txiav txim siab qhov polarization ntawm photons 9 billion xyoo dhau los.

Ib khub ntawm American thiab Canadian physicists, Matthew S. Leifer ntawm Chapman University hauv California thiab Matthew F. Pusey ntawm Perimeter Institute for Theoretical Physics hauv Ontario, pom ob peb xyoos dhau los tias yog peb tsis ua raws li qhov tseeb ntawm Einstein. Kev ntsuas ua rau ntawm ib qho tuaj yeem cuam tshuam yav dhau los thiab yav tom ntej, uas yuav tsis cuam tshuam rau qhov xwm txheej no. Tom qab hloov kho qee qhov kev xav, cov kws tshawb fawb tau tsim qauv raws li Bell's theorem uas qhov chaw hloov pauv mus rau lub sijhawm. Lawv cov kev suav qhia tias yog vim li cas, piv txwv tias lub sijhawm ntawd ib txwm ua ntej, peb dawm dhau qhov tsis sib xws.

Raws li Carl Rovelli, peb tib neeg kev xaav ntawm lub sijhawm yog inextricably txuas mus rau thermal zog coj li cas. Vim li cas peb tsuas paub yav dhau los thiab tsis yog yav tom ntej? Qhov tseem ceeb, raws li tus kws tshawb fawb, unidirectional ntws ntawm cov cua sov los ntawm cov khoom warmer mus rau txias dua. Ib lub thawv dej khov pov rau hauv lub khob kub kas fes ua rau cov kas fes txias. Tab sis cov txheej txheem yog irreversible. Txiv neej, raws li ib yam ntawm "thermodynamic tshuab", ua raws li lub xub ntiag ntawm lub sij hawm thiab tsis muaj peev xwm to taub lwm txoj kev. "Tab sis yog tias kuv saib lub xeev microscopic," sau Rovelli, "qhov txawv ntawm yav dhau los thiab yav tom ntej ploj mus ... hauv cov qauv sau ntawv theem pib ntawm yam tsis muaj qhov sib txawv ntawm qhov ua rau thiab cov txiaj ntsig."

Lub sijhawm ntsuas hauv quantum feem

Los yog tej zaum lub sij hawm yuav quantized? Ib txoj kev xav tshiab uas tsis ntev los no qhia tau hais tias qhov tsawg tshaj plaws kev xav ntawm lub sijhawm tsis tuaj yeem tshaj li ib lab ntawm ib billionth ntawm ib billionth ntawm ib thib ob. Txoj kev xav ua raws li lub tswv yim uas tsawg kawg yog cov cuab yeej tseem ceeb ntawm lub moos. Raws li theorists, qhov tshwm sim ntawm qhov laj thawj no tuaj yeem pab tsim "kev xav ntawm txhua yam".

Lub tswv yim ntawm quantum lub sij hawm tsis yog tshiab. Qauv ntawm quantum gravity qhia tias lub sij hawm yuav quantized thiab muaj ib tug zuam tus nqi. Lub voj voog ticking no yog qhov tsawg kawg nkaus hauv ntiaj teb, thiab tsis muaj lub sijhawm ntev yuav tsawg dua qhov no. Nws yuav zoo li yog tias muaj ib qho chaw ntawm lub hauv paus ntawm lub ntiaj teb uas txiav txim siab qhov tsawg kawg nkaus ceev ntawm kev txav ntawm txhua yam hauv nws, muab huab hwm coj mus rau lwm cov khoom. Nyob rau hauv rooj plaub no universal moos, "es tsis txhob muab huab hwm coj, nws yuav muab sij hawm," piav qhia ib tug physicist uas xav kom quantize lub sij hawm, Martin Bojowald.

Los ntawm kev ua qauv zoo li lub moos thoob ntiaj teb, nws thiab nws cov npoj yaig ntawm Pennsylvania State College hauv Tebchaws Meskas tau pom tias nws yuav ua rau muaj qhov sib txawv ntawm cov moos atomic, uas siv cov atomic vibrations los ua qhov tseeb tshaj plaws paub. sij hawm ntsuas. Raws li cov qauv no, lub moos atomic (5) qee zaum tsis synchronize nrog lub moos universal. Qhov no yuav txwv qhov tseeb ntawm lub sijhawm ntsuas rau ib lub moos atomic nkaus xwb, txhais tau hais tias ob lub moos atomic sib txawv yuav xaus tsis sib haum rau qhov ntev ntawm lub sijhawm dhau los. Muab hais tias peb lub moos atomic zoo tshaj plaws yog sib xws thiab tuaj yeem ntsuas zuam mus rau 10-19 vib nas this, lossis ib feem kaum ntawm ib billionth ntawm ib billionth ntawm ib thib ob, lub sij hawm tseem ceeb ntawm lub sij hawm tsis tuaj yeem ntau tshaj 10-33 vib nas this. Cov no yog cov lus xaus ntawm ib tsab xov xwm ntawm qhov kev xav no uas tau tshwm sim thaum Lub Rau Hli 2020 hauv phau ntawv Journal Physical Review Letters.

5. Lutetium-based atomic moos ntawm National University of Singapore.

Kev ntsuam xyuas seb lub hauv paus ntawm lub sij hawm no puas muaj dhau ntawm peb lub peev xwm thev naus laus zis tam sim no, tab sis tseem zoo li siv tau ntau dua li ntsuas lub sijhawm Planck, uas yog 5,4 × 10-44 vib nas this.

Npauj npaim nyhuv tsis ua haujlwm!

Tshem tawm lub sijhawm los ntawm lub ntiaj teb quantum los yog quantizing nws tuaj yeem muaj txiaj ntsig zoo, tab sis cia peb ua siab ncaj, qhov kev xav nrov yog tsav los ntawm lwm yam, uas yog lub sijhawm mus ncig.

Kwv yees li ib xyoos dhau los, University of Connecticut physics xibfwb Ronald Mallett hais rau CNN tias nws tau sau ib qho kev sib npaug ntawm kev tshawb fawb uas tuaj yeem siv los ua lub hauv paus rau lub sijhawm tiag tiag tshuab. Nws txawm tsim ib lub cuab yeej los qhia txog lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm txoj kev xav. Nws ntseeg hais tias nws yog theoretically ua tau tig lub sij hawm mus rau hauv lub vojuas yuav cia sij hawm taug kev mus rau yav dhau los. Nws txawm tsim ib qho qauv qhia tias lasers tuaj yeem pab ua tiav lub hom phiaj no. Nws yuav tsum raug sau tseg tias Mallett cov npoj yaig tsis tau ntseeg tias nws lub sijhawm siv lub tshuab yuav ua tiav. Txawm tias Mallett lees tias nws lub tswv yim yog qhov theoretical tag nrho ntawm lub sijhawm no.

Thaum xaus xyoo 2019, Tus Kws Tshawb Fawb Tshiab tau tshaj tawm tias cov kws kho mob Barak Shoshani thiab Jacob Hauser ntawm Perimeter Institute hauv Canada tau piav qhia txog kev daws teeb meem uas tus neeg tuaj yeem taug kev los ntawm ib qho. xov xwm pub mus rau qhov thib ob, dhau mus dhau ib lub qhov lub sij hawm los yog ib lub qhov, raws li lawv hais, "mathematically ua tau". Cov qauv no xav tias muaj ntau lub ntiaj teb sib luag uas peb tuaj yeem taug kev, thiab muaj qhov tsis zoo - lub sijhawm taug kev tsis cuam tshuam rau cov neeg taug kev raws sijhawm. Ua li no, koj tuaj yeem cuam tshuam lwm yam txuas ntxiv, tab sis qhov uas peb tau pib taug kev tseem tsis hloov pauv.

Thiab txij li thaum peb nyob rau hauv qhov chaw-lub sij hawm continua, ces nrog kev pab los ntawm quantum computer Txhawm rau simulate lub sijhawm mus ncig, cov kws tshawb fawb tsis ntev los no tau ua pov thawj tias lub ntiaj teb quantum tsis muaj "tus npauj npaim nyhuv" pom hauv ntau cov yeeb yaj kiab thiab phau ntawv sci-fi. Hauv kev sim ntawm qib quantum, puas, zoo li yuav luag tsis hloov, zoo li qhov tseeb yog kho nws tus kheej. Ib daim ntawv ntawm cov ncauj lus tau tshwm sim lub caij ntuj sov no hauv Psysical Review Letters. Mikolay Sinitsyn, tus kws tshawb fawb theoretical ntawm Los Alamos National Laboratory tau piav qhia tias "Nyob ntawm quantum computer, tsis muaj teeb meem nrog simulating qhov kev hloov pauv ntawm lub sijhawm, lossis simulating tus txheej txheem ntawm kev hloov mus rau yav dhau los," tus sau txoj kev kawm. Ua haujlwm. "Peb tuaj yeem pom tias muaj dab tsi tshwm sim rau lub ntiaj teb quantum complex yog tias peb rov qab mus rau lub sijhawm, ntxiv qee qhov kev puas tsuaj thiab rov qab mus. Peb pom tias peb lub ntiaj teb primordial tau muaj sia nyob, uas txhais tau hais tias tsis muaj npauj npaim cuam tshuam hauv quantum mechanics. "

Qhov no yog ib qho teeb meem loj rau peb, tab sis kuj yog xov xwm zoo rau peb. Qhov chaw-lub sij hawm txuas ntxiv tswj kev ncaj ncees, tsis tso cai hloov me me los rhuav tshem nws. Vim li cas? Qhov no yog ib lo lus nug nthuav, tab sis ib lub ntsiab lus txawv me ntsis tshaj lub sij hawm nws tus kheej.