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Misty
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Misty
發表於 2011-1-8 04:14
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【一頁物理】宇宙夢一場:真實世界其實是3D投影?
不知道有沒有OP過,不過建議可以連到原網頁看一下圖表,因為有些圖表我也看不懂,大概要請修過物理的人來解釋比較好。
http://case.ntu.edu.tw/blog/?p=7022
【一頁物理】宇宙夢一場:真實世界其實是3D投影?
■ 費米實驗室的粒子天體物理學家霍根想證明一件事:「人類很可能處於一個3D投影之中,而真正的世界其實是一個隱藏的二維平面。」其他人則認為他大概會失敗。
以全像攝影術拍成的恐怖片
編譯 ∣ 汪芃
試想像,我們的存在其實編碼在有限的頻寬上,就像一部超高畫質的3D立體影片,而現在這個我們所認知且喜愛的三維空間,其實不過是某個二維平面的全像投影(holographic projection)而已。
目前在美國伊利諾州,有位科學家正進行一項花費一百萬美元的實驗,希望在2011年底前,打造出兩座全世界最精準的時鐘,用以測試上述假設是否成立。
對研究成果不看好的人所在多有,但他們質疑的理由很合理:時間、空間、質量及宇宙中其他特性的最小單位是「普朗克」(Planck units),因為普朗克單位極其微小,很難用實驗精準測定,舉例來說,一普朗克長度單位,只有質子寬度的100億分之一。
粒子天體物理學家霍根(Craig Hogan)任職於伊利諾州費米國家加速器實驗室(Fermilab),他雖然面對這個棘手難題,可不會就此放棄。
全像干涉儀
全像干涉儀示意圖(圖片提供:Craig Hogan)
霍根想貫徹一個十分激進的概念,打造出兩座全世界最精準的鐘,驗證普朗克單位。這兩座所謂的鐘,其實就是稱為「全像干涉儀」(holometer)的雷射干涉儀(laser interferometer),各裝設二道131呎長的支臂,兩組支臂皆相互垂直,機體呈L形。這些支臂的功能是用來掃描,偵測時空結構中是否有「像素」的存在。全像干涉儀會從同一點射出2道雷射光線,分別從2道支臂穿出,支臂前方皆設有一探測器;如果時空中確實有像素,那這兩道雷射光到達探測器的時間點應該會不同。
霍根說:「我們想找出兩道雷射光的速度何時開始不一樣。我們想要偵測到宇宙中最小的單位。這十分有趣,就像是古老的物理實驗,沒做完前不會知道結果。」
這兩座全像干涉儀在費米實驗室綠草如茵的園區裡,位於一處地底隧道,現在仍興建中。待建造完成後,研究團隊會將兩座全像干涉儀以大致上下相疊的方式擺放,讀取同一個普朗克尺度的「雜訊」(noise,此處即指雷射光)。霍根表示,一旦儀器校準完畢,並將環境干擾納入計算,不用幾分鐘,就能知道兩台探測器偵測到光線的時間點是否相同。
若研究團隊第一次能探測到重大成果,便會把兩台全像干涉儀分開,再進行一次同樣的偵測。若第二次實驗中兩台儀器探測到雜訊的時間不一致,那就代表時空的解析度可能是有限的。
未知雜訊
簡單圖解全像記錄過程(出自英文維基)
全像干涉儀的概念發想,主要來自一個名為的GEO600實 驗中所偵測到的雜訊。GEO600實驗中所使用的儀器,是要用來偵測重力波(gravity wave)的。所謂重力波,就是時空中的波動,例如在黑洞相撞時即可能產生。GEO600使用的這個儀器也是雷射干涉儀,與全像干涉儀類似,但儀器支臂長 度是全像干涉儀的15倍,且其雷射光是為偵測較低頻率而設計的(以便測出重力波,假設重力波確實存在的話)。
德國馬克斯普朗克協會(Max Planck Institute)的實驗物理學家葛洛特(Hartmut Grote)表示,他和同仁在進行GEO600實驗時,一直找不出究竟為何會產生雜訊。
葛洛特說:「那時霍根變得非常積極,甚至一度很興奮,因為他認為這個雜訊的肇因很可能就是全像理論(holographic principle)。」
不知不覺
「全像理論」最早被科學界用來假設黑洞邊界會產生的奇異現象。根據全像理論,我們認知的世界,其實是二維平面資訊的三維投影,就好比信用卡上常印有3D圖案,看上去會產生東西是立體的錯覺;但霍根解釋,差別在於我們沒辦法察覺這個二維平面的存在。
若全像理論為真,那全像干涉儀距離偵測到全像投影雜訊只有咫尺之遠了(而GEO600實驗則還有一段距離)。
霍根說:「人類很可能處於這樣一個3D投影之中,而真正的世界其實是一個隱藏的二維平面。」
在這種情況下,使用像雷射干涉儀這樣的超精密設備,或許能偵測出這個投影裡的雜訊波動。葛洛特表示,運用超精密設備,或許能把這個投影的像素方塊「放大」到可偵測到的程度。但葛洛特也說,霍根團隊的全像干涉儀預計一年後才完工,若GEO600實驗按預計進度進行,那霍根的計畫就來不及了。
「我們沒辦法確定GEO600實驗中發現的雜訊就是全像原理所導致的,不過一旦我們把儀器改造得更精密,比霍根的理論更可靠,屆時就能證明全像理論是錯的,」葛洛特說,「這個我有信心我們未來半年內就能做到,半年內就能找到雜訊的來源。」
儘管物理學界大多數人並不看好,但霍根對他的研究計畫始終樂觀以待。不過葛洛特也表示,霍根這麼有信心,其實有站得住腳的理由。
「我認為他設計的測量技術理論上是正確的;只是我不認為真的能測出什麼來。如果這個研究失敗,他等於是破除了一個關於宇宙的奇特論點。」葛洛特說。
然而,如果霍根真的運用了宇宙中可能存在的全像投影基準點,發現宇宙解析度確有極限,葛洛特說,這將掀起滔天巨浪。
「這會給基礎物理學中最懸而未決的問題帶來巨大衝擊,」葛洛特表示,「這將是有史以來首度能證明,『時空』這個宇宙的架構是量化的。」
延伸閱讀:Holometer experiment to test if the universe is a hologram(Physorg.com)、World’s Most Precise Clocks Could Reveal Universe Is a Hologram(Wired.com)責任編輯:MissZoe
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sanmartin
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sanmartin
發表於 2011-1-8 16:07
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interesting ........
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