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第十七章 时空频率

听到苏小渃的问题,四个男人互相对视一眼,都笑了。

“刚才赵哥已经说过,因为相对论效应。”

就连许世文也参与进来,向她解释。

根据早已证实的相对论效应,质量和速度都会引起时空的弯曲,造成钟慢尺缩现象。

钟慢,是时间相对外界变慢,尺缩,是空间相对外界缩小。

但以自身为参照系,一切如常,并没有什么变化。

类似火车上的人自我感觉是静止的,火车中上下弹跳的乒乓球明明是直线运动,在外界看来却是倾斜运动,运动距离更长。

把来回运动的乒乓球换成光线,由于光速不变原理,主观视角光速不变,客观视角光速也不变,长度之差怎么弥补?

只能用时间变慢、空间收缩来解释。

光线的倾斜长度除以原长度,即为钟慢、尺缩和动质量增加的比例。

其中光速为直边,倾斜光速为斜边,加上运动速度这个底边,相互构成了一个直角三角形,用勾股定理便可以描述三者关系。

狭义相对论的核心就是这么简单,很容易理解。

“我听懂了,可你们还没有告诉我,质量为什么可以弯曲时空!”

苏小渃不服气。

“道理是一样的。”

程虚耐心解释:“因为质量带来的引力会吸引光线,相当于我们获得一个被动速度。这个速度的值为第二宇宙速度,也就是天体的逃逸速度。引力越大,我们的被动速度越快,在光速不变原理修正下,同样会出现钟慢、尺缩现象。不同之处在于,被动速度终究是概念上的速度,本质还是引力强度,所以能够越过光速壁垒限制,而一旦天体逃逸速度大于光速,就必定坍塌成为黑洞。”

苏小渃听完,像是发现了新大陆,恍然大悟道:“我懂了,因为光速不能变,只能委屈时间和空间,所以光速是时空的标尺,改变光速就等于改变时间的流速和空间的长短?”

“不错。”

“照这样看,岂不是我们的一举一动都在影响时空?同一段路,开车的人比走路的人长度更短,花费的时间也更少,唉,穷人真的好可怜……”

说到最后,苏小渃俏皮地吐了吐舌头,把大家都逗乐了。

虽然这样说也没毛病,但是很容易让某些人想起生活的辛酸,流下贫穷的泪水……

程虚强颜欢笑道:“是的,光速就是时空的标尺,像我们这种穷人就比有车一族更明白时空的相对性。还好汽车的速度相比光速可以忽略不计,对时空的影响约等于零,不然这日子就……”

“咦,标尺?”

说到一半,他忽然愣住了。

“怎么了,你是不是又有什么新思路?”

赵宇清和王恒立即投来关注的目光。

这个‘又’字,足以体现他们心里的警惕与防备。

“没什么,是我大脑宕机了。”

程虚摇了摇头,自嘲一笑。

他刚才隐隐感觉自己似抓住了某种关键,但具体是什么,仔细探寻却又一无所获。

毕竟,除了速度、质量和能量,他也实在想不出有什么东西能改变时空曲率。

只能暂时把这个问题压在心底,慢慢酝酿。

王恒两人闻言,稍稍松了了口气,又觉得有些失望。

“那个……我还想知道,质量为什么会产生引力?引力为什么能能弯曲时空?还有……既然速度和质量都是能量,只有能量可以影响时空,那么时空可不可以也是一种能量呢?”

苏小渃清脆的声音把三人思绪拉回正轨。

她此刻已经完全进入状态,一个问题结束,马上抛出新的问题,像是刚刚接触这个世界的好奇宝宝。

“小渃,你的问题越来越有难度了啊,用仙侠小说里的话说,算得上‘直指大道根源’。”

程虚意外地看了她一眼,笑着打趣。

“小苏进步很大,不止问题更有深度,还提出了自己的想法,值得鼓励。”

王恒等人也笑着调侃。

苏小渃暗暗得意,不自觉地挺起胸脯,同时眼睛一眨不眨盯着程虚,期待他为自己解惑。

“这三个问题,目前尚未有标准答案,我只能向各位道友简单谈谈自己的看法,欢迎大家指正。”

程虚用谦虚的口吻说道。

在广义相对论中,引力和时空弯曲被描述为同一回事,质量产生引力的原因,是物质把时空压弯了。

因此,这一套概念可以近似理解为排水量。

一艘船的底部总是比海平面更低的,如果船只没有甲板,人就只能待在船底最低位置,消耗能量才能爬回海面高度,就像摆脱地球引力需要达到第二宇宙速度。

同理推之,船用自身质量排走了同样质量的水,所以获得浮力,那么地球很可能也是排走了与自身质量相当的时空,所以获得强大引力。

区别在于,水是正质量,排空区域能量更低,于是产生排斥力;时空是负质量或负能量,排空区域能量更高,于是产生吸引力。

根据目前的科学理论,抛开奇异物质不谈,广义上拥有负质量效应的东西只有两种。

第一种是暗能量,暗能量的密度值是一个诡异的常数,拥有不随时空变化的特性,因此宇宙空间每膨胀一点,它的总值就会增大一些,但排斥力恒定不变。

第二种是真空涨落,由于测不准原理的存在,真空中的量子场能量不能为零,而是在零附近起伏。因为基本粒子是场的激发态,所以这种涨落就体现为正负粒子成对出现,再成对湮灭。如果两个粒子其中之一被拿走,另一个就会获得能量从虚无中诞生,比如黑洞视界附近的霍金辐射就是。

正负粒子对的凭空出现会借走真空中的能量,只不过它们存在时间乘以能量小于普朗克常数,即6.6×10负33次方焦耳每秒,所以无法在宏观层面观测到。

但可以从实验中测得卡西米尔效应,也就是负压强,证实虚粒子涨落存在,且具有负能量性质。

“由于暗能量带来的负压比真空涨落小120个数量级,只在星际宏观尺度发挥作用,所以不太可能是时空本身,我个人认为,真空张落更符合时空的性质。”

程虚说到这里,若有所思地皱起眉头,思维发散到了另一个方面。

赵宇清等了一会,见他不说话,忍不住发问:“所以你认为时空本底是不停涨落的量子场?但是广义相对论与量子引力论的不可调和性很难逾越,承认时空弯曲,就不能承认量子引力。”

“你说的这个我知道。”

程虚回过神来,点了点头道:“所以我们要弄明白时空的本质,以及为什么只有能量可以对它造成影响,搞清楚这个问题,就找到了开启高维之门的钥匙。”

“小程,听你的语气,似乎已经有了思路?”

王恒很敏感地问道。

“有一点不成熟的想法。”

程虚淡淡一笑,转头看向一脸懵逼,还沉浸在刚才那堆概念中的苏小渃,笑着说道:“这一切的起点,基于对一个‘显而易见’问题的拷问。之前苏小渃提到,是光速修正了时空的尺度,包括我在内,所有人都认同这个说法,但事实真的这么简单吗?”

抛出这个问题后,程虚眸光一闪,面色忽然严肃下来。

刚才发表观点的过程中,他的大脑也在不断思索,如何走出思维的盲区,从其他角度认清时空曲率,并找到干预它的办法。

现在想法已经酝酿成熟,是时候放大招了。

“这个问题的确显而易见,莫非你有什么新颖的观点?”

赵宇清看他表情,心里咯噔一声,隐隐有了不妙的预感。

“有!”

程虚嘴角勾勒出奇异的笑容,目光炯炯有神,有点像他当初发现逻辑武器原理时候的样子,神采飞扬,摄人心魄。

“各位不妨设想一下时空曲率增大后的情况,光钟倾斜,时间膨胀,看起来似乎并没有什么异常,但请不要忽略量子涨落的变化。”

“我们都知道,能量是影响时空的唯一因素。一个物体在加速的时候,能量会诡异地消失在空间中,直到碰撞的时候才会被释放。很明显,加速的这部分能量被某种东西拿走了,它们一旦拿走就不会主动归还,而是改变时空的曲率结构,推动物体位移。问题在于,能从真空中偷走能量的,除了看不见摸不着的量子场还有什么呢?”

“量子涨落与时间密切相关,虚粒子的存在时间乘以能量不能超过普朗克常数,否则就无法存在。当时空曲率增大时,由于光速修正,原来的一秒钟被拉长变慢,普朗克常数也会相对于外界变小,只允许能量更低的虚粒子在真空中起伏。”

“由于量子涨落具有负能量,它的涨落能级降低,相当于量子场的能级提升,也相当于区域时空的能级提升!”

“但是反过来呢?如果认为是量子涨落的能级变化改变了普朗克常数,普朗克常数的变化重新定义了时空,导致时空曲率增大、时间变慢、空间压缩,但物理规则不变,逻辑上似乎也没有什么问题吧?”

“从这个角度出发,量子场无疑是时空本底,量子涨落的能级就是时空的密度,量子涨落的频率就是时空的振动频率,物体速度越快、质量越大,时空的振动频率和幅度就被压制得越低,用比较容易理解的说法,就是单位时间帧数降低,单位空间像素变少,时空相对外界更紧致,外在体现为吸引力和光谱红移。”

“因此,只要我们找到干涉量子涨落频率的方法,就相当于掌握了时空曲率的调频旋钮。把通往更高维度大门的钥匙……攥进了手掌心!”

听完程虚一席话,整个大殿陷入诡异的寂静,鸦雀无声。

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