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科技新发现：量子化的宇宙
原作者：
来源【基督教科学箴言报】Is the universe a big hologram? This device could find out
译者陈小哲
费米国家实验室的科学家们正在建造一个“全息干涉仪”，以便更进一步的观察宇宙的时空结构。
在搜寻时空波纹（所谓重力波）的过程中，物理学家偶然发现了一种令人迷惑的现象。去年，我报道了关于在德国进行的GEO600设备实验。虽然这一高科技设备没有找到重力波存在的证据，但却发现了大量的噪音。
在我们探讨所谓的“噪音”之前，我们需要先理解设备是如何去寻找在黑洞和超新星碰撞过程中产生的重力波。
重力波探测器对距离上极微小的变化都非常敏感。比如，GEO600能够探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。实现这一功能，需要发射一束激光，穿过600米的隧道后，将激光分裂成两束，经过反射的一束和未反射的一束均进入干涉仪。当重力波经过这部分空间的时候，两束激光之间的微小位移将会被干涉仪探测到。这种重力波据推测可以改变物体间的距离（当然极微小）。如果GEO600探测到位移，那就说明发生了距离的微变，而这很可能是重力波的通过引起的。
在寻找重力波信号的过程中，GEO600的科学家们发现了一些奇异现象。在他们取得的结果中出现了一些无法解释的干扰。在剔除了所有人为因素的影响之后，他们向费米实验室的Craig Hogan寻求帮助，希望他在量子力学上的专业知识可以帮助阐明这一不规则的噪音。他的反馈即让人惊奇又令人迷惑。“看上去GE600被时空的微观量子级别的震动干扰了”
听明白了么？
GEO600探测到的信号并不是来自什么被忽视的噪音源，Hogan认为GEO600探测到了时空本身发生的量子级别的波动。这样一来，事情就变得很怪异了。
根据爱因斯坦对宇宙的认知，时空应该是连续的和光滑的。因此，如果Hogan的理论正确，那么时空实际上是不连续的，由一系列量子点组成，爱因斯坦的理论则需要修正。要验证这一点，我们需要深入到普朗克尺度（10-35 米）进行探测，而GEO600实验中探测到的噪音尺度为不到10-15 米。
对于实验结果，Hogan认为这一尺度上产生的噪音是由于宇宙视界（“视界”来自黑洞理论）全系投射造成的。正如一张图片越放大就会越模糊甚至像素化。宇宙视界的投射发生于普朗克尺度，所以在我们所在的时空尺度上，这一投射发生了模糊。这一理论来源于黑洞的研究，认为当信息被黑洞俘获之后，会在一个所谓的“视界”中被编码。为了让全息的宇宙保持真实，信息必须能在宇宙的最远处被编码，并被投射到我们的三维世界。
但是怎么才能证明这一假设?我们需要提升重力波探测仪的分辨率。也就是“全息干涉仪”
目前在费米实验室制造的“全息干涉仪”，将比GEO600探测到更小的尺度，进入到量子尺度。如果Hogan的想法是正确的，测高仪将能探测到时空结构中的量子噪声，给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。
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2010-11-09 10:23:41
