极度清晰的哈勃图像挑战现有时空和引力理论



哈勃所拍摄的遥远星系
【明慧网2003年4月5日】清晰度是天文学家及公众对哈勃太空望远镜所期待的,然而哈勃所拍摄的遥远星系的清晰度却使科学家思考为什么这些图片不模糊,因为依据一些新的计算这些图片应该模糊,同时,思考是否必须重新考虑空间、时间和引力理论的一些基本假设。

对于非常遥远星体和星系的图片进行的分析检验了量子力量的一个基本方面,它是对看不见的原子级别物理学广泛所持观点的一个集合体,并且这些观点与宇宙最大尺度级别物理概念相关。

传统观点认为,空间与时间可以整体看作为一种海绵。当光线穿过海绵时应该受到干扰,即使这种干扰非常轻微,这样随着时间的推进,光线在宇宙中穿越后,在精确望远镜上汇聚所显图像只能是模糊的。简而言之,哈勃对遥远星体所拍图像应该产生一种奇怪的效果,然而实际上却没有:哈勃图像清晰明了,与拍摄对象的距离没有关系。

根据两独立研究小组的研究结果,量子理论可能有缺陷。

由Roberto Ragazzoni所领导的大利Arcetri 天体物理观测台(Asrophysical Observatory of Arcetri) 和德国马普天文所(Max Planck Institute for Astronomy)天文学家小组完成了一项最新研究。Ragazzoni认为,预期的量子效应就象地球大气层所导致的细微模糊情形,这使星体产生闪烁。

Ragazzoni解释道,当光线从遥远目标传来时,由于不同光波以略微不同的路径穿过海绵,一些光波相对于其它光波就会受到阻碍,光线就会从实际光源周围的位置传来从而导致模糊。

“你没有看到一个宇宙是模糊的,”他说,“如果你取出任何一张哈勃太空望远镜深景图像你会看到都是非常清晰的,这足以告诉我们光线在从光源传到观测器的时空中,没有因波动起伏而发生畸变或受到干扰。”

该项研究将发表于4月10日出版的《天体物理杂志快报》上(Astrophysical Journal Letters)。

几周前,阿拉巴马大学亨茨维尔分校的Richard Lieu 和Lloyd Hillman用略微不同的技术进行研究也取得了类似的结果。他们也没有发现预期的量子效应。

科学家认为,光以非常小但是可测的量子或量子单元运动;时间据信也是以相应的微量子单元运动。这些量子单元与爱因斯坦的广义相对论相吻合,描述了宇宙大尺度物理学。爱因斯坦曾说过时间、引力及空间的结构是同一现象的不同展现。

近年来,理论学家们对这些看法作了改进并确定了一对量子 ――普朗克长度和普朗克时间,应该是最小可测量的。在这些阈值以下,物体应该变得模糊:如果光线的传播量子化,在理论上它在普朗克极限下会改变单位。

“如果时间在普朗克间隙下不变得‘模糊’,该发现将给几个天体物理和宇宙学模型带来一些问题,包括宇宙大爆炸模型。”阿拉巴马大学亨茨维尔分校的Lieu说。

其他一些理论学家说这些新的研究结果应该受到重视,但是他们说对于光线在普朗克间隙之下的行为了解得不多,还不足以下定论。

有科学家认为,如果两组科学家的研究结果是对的,对理论学家的一个挑战是,宇宙大爆炸常数将会涉及一无限热和密的条件,而这是当前理论所不允许的。

资料来源:
http://www.space.com/scienceastronomy/quantum_bits_030402.html







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