在DESI望遠鏡的支援下,科學家們基於弦理論提出了一個時空模型,該模型表明暗能量正在推動宇宙的加速。
物理學家提出了一個基於弦理論的時空新模型來解釋暗能量。他們的假設表明,在極小的尺度下,空間和時間的行為與我們在日常生活中所經歷的不同。
具體來說,研究人員認為時空是不可交換的,這意味著空間和時間的測量順序會影響結果。通常,在數學中,你進行計算的順序並不總是重要的(例如,2 + 3 = 3 + 2),除非數位在括弧中並且適用Bodmas規則。
然而,在量子力學中,在速度之前測量位置與反過來測量會得到不同的結果。這種行為表明時空具有量子特性,根據弦理論,這種量子行為導致宇宙隨著時間的推移膨脹得越來越快,這種現象被稱為宇宙加速。
令人驚訝的是,宇宙加速被認為是暗能量的影響。該模型不僅暗示了暗能量的存在,而且還得出了一個與科學家之前測量的值相似的值。此外,他們的發現表明,隨著時間的推移,能量會減少。
暗能量光譜儀器(DESI)收集的觀測數據也支援這一預測。DESI是一種強大的望遠鏡工具,旨在研究暗能量效應和宇宙膨脹。
將理論與觀察聯繫起來
自1998年以來,科學家們就已經知道了宇宙加速,但他們還沒有找到令人信服的證據來證明驅動它的力量,即暗能量。一種普遍的看法是,暗能量是由真空中的量子效應引起的,但這裡有一個扭曲。
如果暗能量是真空波動的結果,那麼它的密度應該保持不變。然而,來自DESI的觀測數據表明,密度應該隨著時間的推移而降低。這就是標準模型失效的地方,弦理論開始發揮作用。
弦理論使研究人員能夠在量子水準上探索時空。他們對暗能量的解釋將我們能想像到的最小的東西(與量子引力有關的普朗克長度)與我們所知道的最大的東西(整個宇宙的大小)聯繫起來。
這種聯繫在物理學中是一件大事,因為它暗示了時空是不可交換的。它很自然地預測了宇宙中暗能量的數量,更重要的是,它預測了這個數量應該隨著時間的推移而緩慢減少。這種減少正是科學家們在DESI實驗數據中開始看到的。
該研究的作者之一邁克爾·卡維奇表示:“從我們的工作角度來看,你可以把DESI的結果看作是支援弦理論的第一個觀測證據,也許是弦理論和量子引力的第一個可觀察到的結果。”
下一步是桌面實驗
目前的模型為暗能量驅動的宇宙加速提供了堅實的理論證據,但還需要做更多的工作。研究人員建議,現在是時候進行桌面實驗來驗證他們的發現了。
“我們研究量子引力的方法有很多含義。這可能涉及到探測複雜的量子干涉模式,這在標準量子物理學中是不可能的,但在量子引力中應該會發生,”研究人員之一Djordje Minic說。
這些實驗將專注於探測量子干涉模式,以表明量子引力的存在。希望在未來的幾年裡,科學家們能夠徹底解開與暗能量和宇宙量子特性有關的謎團。
這項研究發表在arXiv上。