创建“重整稠浊时空”过程的示意图。
phys.org网站当地韶光5月27日宣布，美国宾夕法尼亚州立大学的科学家提出了一条新的数学公式，该公式有望破解困扰人类已久的时空认知问题（即爱因斯坦相对论中提出的宇宙构造问题）。“相对论指出，空间和韶光能够稠浊形成单一实体——时空，它具有四维特色，包括三个空间轴和一个韶光轴。”宾大材料科学、工程和物理学教授Venkatraman Gopalan说，“然而，韶光轴的部分特色却显得非常突兀。”
为了能在相对论范围内进行打算，科学家们必须为韶光值插入一个负号。虽然物理学家已经节制了“韶光负数”的用法，但他们无法用传统的欧几里得几何来处理时空，而必须引入更繁芜的双曲几何。这次，Gopalan开拓的两步数学方法能够模糊空间和韶光之间的差异，肃清负号问题，搭建起时空的桥梁。“100多年来，研究职员一贯希望将空间和韶光放在相同的根本之上。但由于负号的存在，这个目标无法达成。新研究至少在狭义相对论中办理了这个问题。在本项事情中，空间和韶光确实是建立在同一根本上的。”Gopalan说。
《晶体学报A辑：根本与进展》杂志同日发布了Gopalan的论文，并附带了一篇评论文章。两位物理学家在评论文章中写道，Gopalan的方法可能是统一量子力学和引力的关键。宾大物理学教授Martin Bojowald说：“Gopalan关于广义相对论时空晶体的不雅观点以及获取它们的方法是强大而广泛的。从某种程度上讲，这项研究为一个几十年未解的物理学问题供应了一种新方法。”这种方法使时空与传统几何学干系联，此外，Gopalan的成果还有可能推动时空晶体的开拓。
晶体中含有重复排列的原子，而在时空晶体中，物质状态也会随着韶光变革发生改变，不断重复。然而，在这些公式中，韶光与空间是不干系的。Gopalan的新方法使科学家们得以探索一种空间与韶光能够稠浊的新时空晶体。洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家Avadh Saxena说：“这可能会匆匆成一种全新的超材料。”
Gopalan的新方法究竟有何奥妙？简言之，它将对同一事宜的两种不同不雅观测结果稠浊在了一起：当两个独立不雅观测者交流韶光坐标，但保持自己的空间坐标时，就会发生稠浊。通过重整化的额外数学步骤，这将开启“重整稠浊时空”。
Gopalan说：“假设在地面上的我和在空间站的你都不雅观察到类似彗星飞过的事宜。我们各自估量了不雅观察到事宜的韶光和地点，然后交流了见地。我以你的韶光丈量作为我的韶光坐标，但保留自己原来的彗星空间丈量。反过来，你采取我的韶光丈量作为你的韶光坐标，但保留你自己的空间丈量。从数学角度来看，如果我们稠浊彼此的丈量值，烦人的负号就消逝了。”
编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《晶体学报A辑：根本与进展》
期刊编号：0108-7673
原文链接：https://phys.org/news/2021-05-spacetime-crystals-space-equal-footing.html
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