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zzzwp917

木虫 (小有名气)

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[交流] 最小的时空

每个人一定都想过如过把一个物质无限分解下去最后会得到什么呢？
原子？核子？夸克，轻子？还有比夸克更小的么？

同样时间有最短的么，有最小的距离么？
量子引力也许可以给我们答案

那什么是量子引力呢？量子引力是指引力的量子理论。是20世纪最伟大的理论广义相对论（引力论）和量子理论的结合。

（1）为什么量子引力可以给我们答案呢？

因为广义相对论（引力论），是描述时空，物质，引力之间的关系：物质使时空弯曲，弯曲的时空反过来影响物质的运动。表现出来就是引力。（感谢Einstein让我们对时空物质有如此深刻美妙的认识）任何与时空有关的现象因此必须涉及引力（广义相对论）至少宏观（大距离）上如此。

  如果要研究微观（小距离比如0.0000000001m）的物质（比如原子，电子）或时空必须用到量子理论。在量子世界里的粒子的行为太古怪了，粒子的一些物理参数是分立的，比如能量在我们生活里电能可以说1。1度，1。11度1.111度。只要你愿意可以测到小数点后很多位，再比如张小姐的年龄可以精确到23.11111。。。。岁。但是在电子的微观世界不在如此，电子能量要么是1份要么是2份，1。5份的能量是不存在的。在量子世界物理量只有1，2，3，4，5。。。。。一些整数，没有小数。

如果要问有没有最小的长度，研究微观的时空。必须将广义相对论（引力论）和量子理论的结合。但是广义相对论这位绝代佳人始终不肯透入量子理论这个丑陋才子的怀抱。广义相对论认为时空是光滑的大理石，而量子理论喜欢将一切砸碎
，然后看它的碎片。（理论上说早期的量子引力要么被无数无穷大捆扰，要么是方程很难求解）

（2）黑洞和启示
  没有完整量子引力理论能不能研究微观的时空呢？霍金与贝肯思坦1973-1974提出黑洞会辐射，而且有巨大微观自由度。就是表明黑洞有非常复杂的结构，关于它结构的信息量与黑洞表面积有关。在这个著名的公式里出现了一个神秘的量--一个非常小的面积--Planck长度的平方（1 Planck长度等于0.00。。。016米小数点后32个0，如果把1米放大成宇宙那么长1 Planck长度只放大为原子的百万分之一）黑洞表面积只能是Planck面积的倍数。霍金与贝肯思坦是分别用广义相对论描述时空与量子理论描述粒子，并没有使广义相对论与量子理论真正结合，所以回答不了我们的问题。
（3）弦理论的回答
另外另一个美妙的理论弦理论，认为世界万物是由弦组成。这个理论中最小的就是弦了。也与Planck长度有关（进一步研究发现高能情况下弦是由一小段一小段组成的。）
（4）圈量子引力的时空
圈量子引力是80年代产生的，现在这说说它的时空观点。首先给出它是如何表示时空的，图象很象奥运水立方里面的钢骨架。什么是时空呢？是不是钢骨架所包的区域，钢骨架之间的空隙？不是的，只有钢骨架是的。钢骨架之间的空隙是真正的无（不是真空，而象数学上的空集）。空隙里的两个“点”没区别。

那怎么表示时空呢？时空是有面积体积的呀？

想象水立方里面有一个曲面，这个曲面的面积多大呢？
与有多少根钢筋刺穿这个曲面有关，越多钢筋刺穿这个曲面，它的面积越大
想象一下一个“大”曲面和一个“小”曲面哪一个面积大呢？“大”的一定大么？如果没有一个刺穿面积就为0，如果只有一个刺穿，面积只有1份。这一份面积正好与Planck面积有关

那么体积呢？想象一个闭和曲面包围的区域（比如正方体）他的体积是多少呢？
水立方里面的钢骨架之间有交点，我们这称之为节点。如果正方体（或其他闭和曲面包围的区域）里面的节点越多，它的体积也就越大，当然“大”正方体体积也可为0，如果没有包住任何节点。如果只有一个节点，体积只有1份。这一份体积正好与Planck体积有关

可以看出面积，体积的大小都是整数个Planck面积，Planck体积
最小的面积，体积就是Planck面积，Planck体积（你可以说0是最小的但没有意义）

好了如果你突发奇想我用一把“刀”把Planck面积，Planck体积分成两半。不就更小了。你会惊奇发现你得到的不是两个半个Planck面积，Planck体积，而是两个Planck面积，Planck体积

本人愚笨错误在所难免希望大家指正，也希望能用此文抛砖引玉

更好的关于圈量子引力的有
http://www.qiji.cn/baike/pages/36.html
http://www.qiji.cn/news/reading/2004/05/31/20040531101449.htm
http://www.changhai.org/contents ... ics/QG_dialog1.html

[ Last edited by zzzwp917 on 2006-8-9 at 17:19 ]

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