聽到蘇小渃的問題,四個男人互相對視一眼,都笑了。
“剛才趙哥已經說過,因為相對論效應。”
就連許世文也參與進來,向她解釋。
根據早已證實的相對論效應,質量和速度都會引起時空的彎曲,造成鍾慢尺縮現象。
鍾慢,是時間相對外界變慢,尺縮,是空間相對外界縮小。
但以自身為參照係,一切如常,並沒有什麽變化。
類似火車上的人自我感覺是靜止的,火車中上下彈跳的乒乓球明明是直線運動,在外界看來卻是傾斜運動,運動距離更長。
把來迴運動的乒乓球換成光線,由於光速不變原理,主觀視角光速不變,客觀視角光速也不變,長度之差怎麽彌補?
隻能用時間變慢、空間收縮來解釋。
光線的傾斜長度除以原長度,即為鍾慢、尺縮和動質量增加的比例。
其中光速為直邊,傾斜光速為斜邊,加上運動速度這個底邊,相互構成了一個直角三角形,用勾股定理便可以描述三者關係。
狹義相對論的核心就是這麽簡單,很容易理解。
“我聽懂了,可你們還沒有告訴我,質量為什麽可以彎曲時空!”
蘇小渃不服氣。
“道理是一樣的。”
程虛耐心解釋:“因為質量帶來的引力會吸引光線,相當於我們獲得一個被動速度。這個速度的值為第二宇宙速度,也就是天體的逃逸速度。引力越大,我們的被動速度越快,在光速不變原理修正下,同樣會出現鍾慢、尺縮現象。不同之處在於,被動速度終究是概念上的速度,本質還是引力強度,所以能夠越過光速壁壘限製,而一旦天體逃逸速度大於光速,就必定坍塌成為黑洞。”
蘇小渃聽完,像是發現了新大陸,恍然大悟道:“我懂了,因為光速不能變,隻能委屈時間和空間,所以光速是時空的標尺,改變光速就等於改變時間的流速和空間的長短?”
“不錯。”
“照這樣看,豈不是我們的一舉一動都在影響時空?同一段路,開車的人比走路的人長度更短,花費的時間也更少,唉,窮人真的好可憐……”
說到最後,蘇小渃俏皮地吐了吐舌頭,把大家都逗樂了。
雖然這樣說也沒毛病,但是很容易讓某些人想起生活的辛酸,流下貧窮的淚水……
程虛強顏歡笑道:“是的,光速就是時空的標尺,像我們這種窮人就比有車一族更明白時空的相對性。還好汽車的速度相比光速可以忽略不計,對時空的影響約等於零,不然這日子就……”
“咦,標尺?”
說到一半,他忽然愣住了。
“怎麽了,你是不是又有什麽新思路?”
趙宇清和王恆立即投來關注的目光。
這個‘又’字,足以體現他們心裏的警惕與防備。
“沒什麽,是我大腦宕機了。”
程虛搖了搖頭,自嘲一笑。
他剛才隱隱感覺自己似抓住了某種關鍵,但具體是什麽,仔細探尋卻又一無所獲。
畢竟,除了速度、質量和能量,他也實在想不出有什麽東西能改變時空曲率。
隻能暫時把這個問題壓在心底,慢慢醞釀。
王恆兩人聞言,稍稍鬆了了口氣,又覺得有些失望。
“那個……我還想知道,質量為什麽會產生引力?引力為什麽能能彎曲時空?還有……既然速度和質量都是能量,隻有能量可以影響時空,那麽時空可不可以也是一種能量呢?”
蘇小渃清脆的聲音把三人思緒拉迴正軌。
她此刻已經完全進入狀態,一個問題結束,馬上拋出新的問題,像是剛剛接觸這個世界的好奇寶寶。
“小渃,你的問題越來越有難度了啊,用仙俠小說裏的話說,算得上‘直指大道根源’。”
程虛意外地看了她一眼,笑著打趣。
“小蘇進步很大,不止問題更有深度,還提出了自己的想法,值得鼓勵。”
王恆等人也笑著調侃。
蘇小渃暗暗得意,不自覺地挺起胸脯,同時眼睛一眨不眨盯著程虛,期待他為自己解惑。
“這三個問題,目前尚未有標準答案,我隻能向各位道友簡單談談自己的看法,歡迎大家指正。”
程虛用謙虛的口吻說道。
在廣義相對論中,引力和時空彎曲被描述為同一迴事,質量產生引力的原因,是物質把時空壓彎了。
因此,這一套概念可以近似理解為排水量。
一艘船的底部總是比海平麵更低的,如果船隻沒有甲板,人就隻能待在船底最低位置,消耗能量才能爬迴海麵高度,就像擺脫地球引力需要達到第二宇宙速度。
同理推之,船用自身質量排走了同樣質量的水,所以獲得浮力,那麽地球很可能也是排走了與自身質量相當的時空,所以獲得強大引力。
區別在於,水是正質量,排空區域能量更低,於是產生排斥力;時空是負質量或負能量,排空區域能量更高,於是產生吸引力。
根據目前的科學理論,拋開奇異物質不談,廣義上擁有負質量效應的東西隻有兩種。
第一種是暗能量,暗能量的密度值是一個詭異的常數,擁有不隨時空變化的特性,因此宇宙空間每膨脹一點,它的總值就會增大一些,但排斥力恆定不變。
第二種是真空漲落,由於測不準原理的存在,真空中的量子場能量不能為零,而是在零附近起伏。因為基本粒子是場的激發態,所以這種漲落就體現為正負粒子成對出現,再成對湮滅。如果兩個粒子其中之一被拿走,另一個就會獲得能量從虛無中誕生,比如黑洞視界附近的霍金輻射就是。
正負粒子對的憑空出現會借走真空中的能量,隻不過它們存在時間乘以能量小於普朗克常數,即6.6x10負33次方焦耳每秒,所以無法在宏觀層麵觀測到。
但可以從實驗中測得卡西米爾效應,也就是負壓強,證實虛粒子漲落存在,且具有負能量性質。
“由於暗能量帶來的負壓比真空漲落小120個數量級,隻在星際宏觀尺度發揮作用,所以不太可能是時空本身,我個人認為,真空張落更符合時空的性質。”
程虛說到這裏,若有所思地皺起眉頭,思維發散到了另一個方麵。
趙宇清等了一會,見他不說話,忍不住發問:“所以你認為時空本底是不停漲落的量子場?但是廣義相對論與量子引力論的不可調和性很難逾越,承認時空彎曲,就不能承認量子引力。”
“你說的這個我知道。”
程虛迴過神來,點了點頭道:“所以我們要弄明白時空的本質,以及為什麽隻有能量可以對它造成影響,搞清楚這個問題,就找到了開啟高維之門的鑰匙。”
“小程,聽你的語氣,似乎已經有了思路?”
王恆很敏感地問道。
“有一點不成熟的想法。”
程虛淡淡一笑,轉頭看向一臉懵逼,還沉浸在剛才那堆概念中的蘇小渃,笑著說道:“這一切的起點,基於對一個‘顯而易見’問題的拷問。之前蘇小渃提到,是光速修正了時空的尺度,包括我在內,所有人都認同這個說法,但事實真的這麽簡單嗎?”
拋出這個問題後,程虛眸光一閃,麵色忽然嚴肅下來。
剛才發表觀點的過程中,他的大腦也在不斷思索,如何走出思維的盲區,從其他角度認清時空曲率,並找到幹預它的辦法。
現在想法已經醞釀成熟,是時候放大招了。
“這個問題的確顯而易見,莫非你有什麽新穎的觀點?”
趙宇清看他表情,心裏咯噔一聲,隱隱有了不妙的預感。
“有!”
程虛嘴角勾勒出奇異的笑容,目光炯炯有神,有點像他當初發現邏輯武器原理時候的樣子,神采飛揚,攝人心魄。
“各位不妨設想一下時空曲率增大後的情況,光鍾傾斜,時間膨脹,看起來似乎並沒有什麽異常,但請不要忽略量子漲落的變化。”
“我們都知道,能量是影響時空的唯一因素。一個物體在加速的時候,能量會詭異地消失在空間中,直到碰撞的時候才會被釋放。很明顯,加速的這部分能量被某種東西拿走了,它們一旦拿走就不會主動歸還,而是改變時空的曲率結構,推動物體位移。問題在於,能從真空中偷走能量的,除了看不見摸不著的量子場還有什麽呢?”
“量子漲落與時間密切相關,虛粒子的存在時間乘以能量不能超過普朗克常數,否則就無法存在。當時空曲率增大時,由於光速修正,原來的一秒鍾被拉長變慢,普朗克常數也會相對於外界變小,隻允許能量更低的虛粒子在真空中起伏。”
“由於量子漲落具有負能量,它的漲落能級降低,相當於量子場的能級提升,也相當於區域時空的能級提升!”
“但是反過來呢?如果認為是量子漲落的能級變化改變了普朗克常數,普朗克常數的變化重新定義了時空,導致時空曲率增大、時間變慢、空間壓縮,但物理規則不變,邏輯上似乎也沒有什麽問題吧?”
“從這個角度出發,量子場無疑是時空本底,量子漲落的能級就是時空的密度,量子漲落的頻率就是時空的振動頻率,物體速度越快、質量越大,時空的振動頻率和幅度就被壓製得越低,用比較容易理解的說法,就是單位時間幀數降低,單位空間像素變少,時空相對外界更緊致,外在體現為吸引力和光譜紅移。”
“因此,隻要我們找到幹涉量子漲落頻率的方法,就相當於掌握了時空曲率的調頻旋鈕。把通往更高維度大門的鑰匙……攥進了手掌心!”
聽完程虛一席話,整個大殿陷入詭異的寂靜,鴉雀無聲。
“剛才趙哥已經說過,因為相對論效應。”
就連許世文也參與進來,向她解釋。
根據早已證實的相對論效應,質量和速度都會引起時空的彎曲,造成鍾慢尺縮現象。
鍾慢,是時間相對外界變慢,尺縮,是空間相對外界縮小。
但以自身為參照係,一切如常,並沒有什麽變化。
類似火車上的人自我感覺是靜止的,火車中上下彈跳的乒乓球明明是直線運動,在外界看來卻是傾斜運動,運動距離更長。
把來迴運動的乒乓球換成光線,由於光速不變原理,主觀視角光速不變,客觀視角光速也不變,長度之差怎麽彌補?
隻能用時間變慢、空間收縮來解釋。
光線的傾斜長度除以原長度,即為鍾慢、尺縮和動質量增加的比例。
其中光速為直邊,傾斜光速為斜邊,加上運動速度這個底邊,相互構成了一個直角三角形,用勾股定理便可以描述三者關係。
狹義相對論的核心就是這麽簡單,很容易理解。
“我聽懂了,可你們還沒有告訴我,質量為什麽可以彎曲時空!”
蘇小渃不服氣。
“道理是一樣的。”
程虛耐心解釋:“因為質量帶來的引力會吸引光線,相當於我們獲得一個被動速度。這個速度的值為第二宇宙速度,也就是天體的逃逸速度。引力越大,我們的被動速度越快,在光速不變原理修正下,同樣會出現鍾慢、尺縮現象。不同之處在於,被動速度終究是概念上的速度,本質還是引力強度,所以能夠越過光速壁壘限製,而一旦天體逃逸速度大於光速,就必定坍塌成為黑洞。”
蘇小渃聽完,像是發現了新大陸,恍然大悟道:“我懂了,因為光速不能變,隻能委屈時間和空間,所以光速是時空的標尺,改變光速就等於改變時間的流速和空間的長短?”
“不錯。”
“照這樣看,豈不是我們的一舉一動都在影響時空?同一段路,開車的人比走路的人長度更短,花費的時間也更少,唉,窮人真的好可憐……”
說到最後,蘇小渃俏皮地吐了吐舌頭,把大家都逗樂了。
雖然這樣說也沒毛病,但是很容易讓某些人想起生活的辛酸,流下貧窮的淚水……
程虛強顏歡笑道:“是的,光速就是時空的標尺,像我們這種窮人就比有車一族更明白時空的相對性。還好汽車的速度相比光速可以忽略不計,對時空的影響約等於零,不然這日子就……”
“咦,標尺?”
說到一半,他忽然愣住了。
“怎麽了,你是不是又有什麽新思路?”
趙宇清和王恆立即投來關注的目光。
這個‘又’字,足以體現他們心裏的警惕與防備。
“沒什麽,是我大腦宕機了。”
程虛搖了搖頭,自嘲一笑。
他剛才隱隱感覺自己似抓住了某種關鍵,但具體是什麽,仔細探尋卻又一無所獲。
畢竟,除了速度、質量和能量,他也實在想不出有什麽東西能改變時空曲率。
隻能暫時把這個問題壓在心底,慢慢醞釀。
王恆兩人聞言,稍稍鬆了了口氣,又覺得有些失望。
“那個……我還想知道,質量為什麽會產生引力?引力為什麽能能彎曲時空?還有……既然速度和質量都是能量,隻有能量可以影響時空,那麽時空可不可以也是一種能量呢?”
蘇小渃清脆的聲音把三人思緒拉迴正軌。
她此刻已經完全進入狀態,一個問題結束,馬上拋出新的問題,像是剛剛接觸這個世界的好奇寶寶。
“小渃,你的問題越來越有難度了啊,用仙俠小說裏的話說,算得上‘直指大道根源’。”
程虛意外地看了她一眼,笑著打趣。
“小蘇進步很大,不止問題更有深度,還提出了自己的想法,值得鼓勵。”
王恆等人也笑著調侃。
蘇小渃暗暗得意,不自覺地挺起胸脯,同時眼睛一眨不眨盯著程虛,期待他為自己解惑。
“這三個問題,目前尚未有標準答案,我隻能向各位道友簡單談談自己的看法,歡迎大家指正。”
程虛用謙虛的口吻說道。
在廣義相對論中,引力和時空彎曲被描述為同一迴事,質量產生引力的原因,是物質把時空壓彎了。
因此,這一套概念可以近似理解為排水量。
一艘船的底部總是比海平麵更低的,如果船隻沒有甲板,人就隻能待在船底最低位置,消耗能量才能爬迴海麵高度,就像擺脫地球引力需要達到第二宇宙速度。
同理推之,船用自身質量排走了同樣質量的水,所以獲得浮力,那麽地球很可能也是排走了與自身質量相當的時空,所以獲得強大引力。
區別在於,水是正質量,排空區域能量更低,於是產生排斥力;時空是負質量或負能量,排空區域能量更高,於是產生吸引力。
根據目前的科學理論,拋開奇異物質不談,廣義上擁有負質量效應的東西隻有兩種。
第一種是暗能量,暗能量的密度值是一個詭異的常數,擁有不隨時空變化的特性,因此宇宙空間每膨脹一點,它的總值就會增大一些,但排斥力恆定不變。
第二種是真空漲落,由於測不準原理的存在,真空中的量子場能量不能為零,而是在零附近起伏。因為基本粒子是場的激發態,所以這種漲落就體現為正負粒子成對出現,再成對湮滅。如果兩個粒子其中之一被拿走,另一個就會獲得能量從虛無中誕生,比如黑洞視界附近的霍金輻射就是。
正負粒子對的憑空出現會借走真空中的能量,隻不過它們存在時間乘以能量小於普朗克常數,即6.6x10負33次方焦耳每秒,所以無法在宏觀層麵觀測到。
但可以從實驗中測得卡西米爾效應,也就是負壓強,證實虛粒子漲落存在,且具有負能量性質。
“由於暗能量帶來的負壓比真空漲落小120個數量級,隻在星際宏觀尺度發揮作用,所以不太可能是時空本身,我個人認為,真空張落更符合時空的性質。”
程虛說到這裏,若有所思地皺起眉頭,思維發散到了另一個方麵。
趙宇清等了一會,見他不說話,忍不住發問:“所以你認為時空本底是不停漲落的量子場?但是廣義相對論與量子引力論的不可調和性很難逾越,承認時空彎曲,就不能承認量子引力。”
“你說的這個我知道。”
程虛迴過神來,點了點頭道:“所以我們要弄明白時空的本質,以及為什麽隻有能量可以對它造成影響,搞清楚這個問題,就找到了開啟高維之門的鑰匙。”
“小程,聽你的語氣,似乎已經有了思路?”
王恆很敏感地問道。
“有一點不成熟的想法。”
程虛淡淡一笑,轉頭看向一臉懵逼,還沉浸在剛才那堆概念中的蘇小渃,笑著說道:“這一切的起點,基於對一個‘顯而易見’問題的拷問。之前蘇小渃提到,是光速修正了時空的尺度,包括我在內,所有人都認同這個說法,但事實真的這麽簡單嗎?”
拋出這個問題後,程虛眸光一閃,麵色忽然嚴肅下來。
剛才發表觀點的過程中,他的大腦也在不斷思索,如何走出思維的盲區,從其他角度認清時空曲率,並找到幹預它的辦法。
現在想法已經醞釀成熟,是時候放大招了。
“這個問題的確顯而易見,莫非你有什麽新穎的觀點?”
趙宇清看他表情,心裏咯噔一聲,隱隱有了不妙的預感。
“有!”
程虛嘴角勾勒出奇異的笑容,目光炯炯有神,有點像他當初發現邏輯武器原理時候的樣子,神采飛揚,攝人心魄。
“各位不妨設想一下時空曲率增大後的情況,光鍾傾斜,時間膨脹,看起來似乎並沒有什麽異常,但請不要忽略量子漲落的變化。”
“我們都知道,能量是影響時空的唯一因素。一個物體在加速的時候,能量會詭異地消失在空間中,直到碰撞的時候才會被釋放。很明顯,加速的這部分能量被某種東西拿走了,它們一旦拿走就不會主動歸還,而是改變時空的曲率結構,推動物體位移。問題在於,能從真空中偷走能量的,除了看不見摸不著的量子場還有什麽呢?”
“量子漲落與時間密切相關,虛粒子的存在時間乘以能量不能超過普朗克常數,否則就無法存在。當時空曲率增大時,由於光速修正,原來的一秒鍾被拉長變慢,普朗克常數也會相對於外界變小,隻允許能量更低的虛粒子在真空中起伏。”
“由於量子漲落具有負能量,它的漲落能級降低,相當於量子場的能級提升,也相當於區域時空的能級提升!”
“但是反過來呢?如果認為是量子漲落的能級變化改變了普朗克常數,普朗克常數的變化重新定義了時空,導致時空曲率增大、時間變慢、空間壓縮,但物理規則不變,邏輯上似乎也沒有什麽問題吧?”
“從這個角度出發,量子場無疑是時空本底,量子漲落的能級就是時空的密度,量子漲落的頻率就是時空的振動頻率,物體速度越快、質量越大,時空的振動頻率和幅度就被壓製得越低,用比較容易理解的說法,就是單位時間幀數降低,單位空間像素變少,時空相對外界更緊致,外在體現為吸引力和光譜紅移。”
“因此,隻要我們找到幹涉量子漲落頻率的方法,就相當於掌握了時空曲率的調頻旋鈕。把通往更高維度大門的鑰匙……攥進了手掌心!”
聽完程虛一席話,整個大殿陷入詭異的寂靜,鴉雀無聲。