新研究:電磁場是時空自有的一種特性

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【大紀元2021年08月01日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)一份新研究提出電磁場其實是時空自身的特性之一,認為這種理論能夠把相對論和電磁學結合起來理解我們所處的宇宙。按照這個理論,研究稱可以利用很強的電磁場操控局部時空的特性,這在科研和工程學領域具有重要意義。

電磁場一直是宇宙內神秘的現象之一。19世紀一位科學家提出電磁波在一種名為「以太」(aether)的介質內傳播。後來,多數科學家都不支持這個理論。但是直到現在,也沒有很好的理論回答電磁波在真空中究竟是通過什麼介質傳播。

另一方面,科學家對於引力進行了很多研究,誕生了很多不錯的理論。比如相對論能夠解釋質量和能量如何引起時空彎曲,而時空又是如何促進物質的運動。

可是,電磁現象和引力之間究竟是什麼關係,長期以來並沒有一種好的理論做出解釋。這份研究提出了一種新的看法。

在電磁學領域,麥克斯韋方程組(Maxwell’s equations)是其中一個重要的線性偏微方程,描述了電磁場、電荷、電流之間的關係;愛因斯坦的重力場方程(Einstein field equations)則是非線性偏微分方程,描述了物質質量、密度和時空彎曲之間的關係。

這份研究提出,兩者可能描述的是同一個宇宙規律,麥克斯韋方程組隱藏在愛因斯坦的重力場方程之內。研究者認為,如果把電磁現象認為是時空的直接特性,或者說時空本身就是「以太」,就能夠把引力學和電磁學貫通起來。

他們認為,宇宙自有的特性決定會以最有效率、最簡單的方式達到自身的和諧狀態。愛因斯坦的相對論描述的時空曲率,就像這個宇宙內物質相互作用下出現的各種「作用力」。

而電磁現象,包括電流、磁場這些因素,是宇宙為了達到里奇平坦流形(Ricci-flat manifold)而表現出的現象。在這些現象的促進下,物質開始重新運動以達到新的和諧狀態。研究者認為,這個里奇平坦流形代表的是宇宙一種平衡態。所以他們的研究說,「電磁場是時空的特性」。

這份研究的主要作者包括芬蘭阿爾托大學(Aalto University)的林格倫(Jussi Lindgren),和在芬蘭核輻射安全局(Nuclear and Radiation Safety Authority)工作的柳科內(Jukka Liukkone)。他們認為,可以使用超導體線圈和激光測量局部時空的彎曲。人工模擬的時空扭曲,在工程學上將有廣泛的用途。

2021年的《物理學雜誌:會議系列》(Journal of Physics: Conference Series)收錄了這份研究報告。◇

責任編輯:李玲

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