量子引力在家中？
发布时间：2021/11/22 17:19:18
贝肯斯坦
明眼的一定看出来了， 这个标题乃是效仿美国物理学家费密的夫人曾经用过的一个书名——《原子在我家中》。为什么要效仿呢？因为要介绍以色列希伯来大学 的物理学家贝肯斯坦 于2012 年 11 月提出的一个设想。那设想的***特点是把原本被认为要用极巨大的设备才能探测的物理效应搬到了 “桌面” 上， 甚***有可能在 “家” 中进行。当然， 我们还在标题上添了一个问号， 其用意看过本文后将会自动明了。
贝肯斯坦提议探测的物理效应是所谓的量子引力效应。一般认为， 这种效应只有在极小的尺度上才会变得显著， 那尺度被称为普朗克长度， 约为一千亿亿亿亿分之一米 (10-35米)， 或相当于原子核尺度的一万亿亿分之一 (10-20)。另一方面， 微观世界的一个***特点是：想要探测的距离越小， 需要投入的能量就越高。物理学家们建造越来越大的加速器， 正是为了达到越来越高的能量。但即便目前***的加速器——周长 27 公里的大型强子对撞机——所能达到的能量也只有探测普朗克长度所需能量的一千万亿分之一 (10-15)。
那么， 贝肯斯坦有什么神通， 能绕过上述困难呢？他的思路是这样的：探测量子引力之所以需要极高的能量， 是因为要探测极小的距离， 但极小的距离却不一定非要探测才能确定。如果有办法不探测就确定极小的距离， 自然就无需极高的能量了。具体地说， 贝肯斯坦的设想是这样的：用一个光子照射一块静止的 (透明) 介质， 当光子进入介质时， 它的动量将会变小， 按照动量守恒， 减小的动量将会传给介质， 使之产生一个很小的速度；而当光子离开介质时， 原先的动量将会恢复， 介质则将重新静止。在这个过程中， 介质的质心***距离可以无需探测就用动量守恒来确定。
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