時鐘對物理學的重要性可能遠超我們過去的認知。

一項新理論提出,我們周圍所見的一切 —— 從最微小的量子作用到整個星系的宇宙級爬行速度 —— 可能都實實在在地是時間的問題。事實上,是三維時間的問題。
三維時間的基本概念并不新鮮。但阿拉斯加大學的地球物理學家岡瑟·克萊特施卡(Gunther Kletetschka)表示,他的數學框架首次再現了宇宙的已知特性,使其成為一個在統一物理學于一個一致模型方面具有一定競爭力的理論。
克萊特施卡說:“早期的三維時間提議主要是數學構造,缺乏這些具體的實驗聯系。”
“我的工作將這個概念從一個有趣的數學可能性,轉變成了一個具有多個獨立驗證渠道、可以進行物理驗證的理論。”
我們當前的現實模型存在一些問題。雖然量子力學和廣義相對論各自以驚人的精確度解釋了我們的宇宙,但它們各自源于根本不同的基礎 —— 一個(量子力學)是粒狀且隨機的,另一個(廣義相對論)則是無縫且不可變的。
這些無法調和的基本出發點,使得構建一個單一的、能像解釋其他三種基本力那樣解釋引力的、統御一切的物理理論成為挑戰。這并非理論物理學家沒有嘗試過。
克萊特施卡提議對基礎進行徹底的反思,揭開時空結構本身,為現實建立一個新的基礎。
雖然我們使用“時間”這個詞來描述幾乎任何事件序列,但在尺度上存在明顯的對比 —— 從近乎瞬時的量子粒子躍遷,到延伸到永恒的宇宙增長的漫長歲月。
在宇宙尺度上,時間是相對的,會因質量和加速度而扭曲。在微觀尺度上,時間是不確定的,看向過去與看向未來的可能性一樣大。而在這兩者之間漂移的存在,則如同明天的日出一樣枯燥乏味地可預測。
將這些尺度分離到它們各自的維度中,為我們提供了三條可遵循的路徑,每條路徑都按照自己的節拍行進,并彼此垂直。

通過將這些時間線嵌入到保留因果關系的數學框架中,就有可能以某種方式連接所有三個維度,從而解釋一切:從基本粒子如何在量子場中涌現,到我們為何無法體驗量子怪異現象,再到宇宙本身的膨脹邊界。
克萊特施卡說:“這三個時間維度是萬物的基本結構,就像一幅畫的畫布。”
“空間仍然存在,擁有它的三個維度,但它更像是畫布上的顏料,而不是畫布本身。”
重要的是,該框架精確地再現了多種已知粒子的質量,例如頂夸克、μ子和電子,并對未知的中微子質量以及對引力波速度的微妙影響提出了預測。
這意味著該理論可能得到未來實驗的支持,并有可能為整個物理學提供一種更統一的方法。
克萊特施卡說:“通往統一之路可能需要從根本上重新思考物理現實本身的性質。”
這項研究發表在《物理科學進展報告》上。
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