新研究:电磁场是时空自有的一种特性

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【大纪元2021年08月01日讯】(大纪元记者高文森编译报导)一份新研究提出电磁场其实是时空自身的特性之一,认为这种理论能够把相对论和电磁学结合起来理解我们所处的宇宙。按照这个理论,研究称可以利用很强的电磁场操控局部时空的特性,这在科研和工程学领域具有重要意义。

电磁场一直是宇宙内神秘的现象之一。19世纪一位科学家提出电磁波在一种名为“以太”(aether)的介质内传播。后来,多数科学家都不支持这个理论。但是直到现在,也没有很好的理论回答电磁波在真空中究竟是通过什么介质传播。

另一方面,科学家对于引力进行了很多研究,诞生了很多不错的理论。比如相对论能够解释质量和能量如何引起时空弯曲,而时空又是如何促进物质的运动。

可是,电磁现象和引力之间究竟是什么关系,长期以来并没有一种好的理论做出解释。这份研究提出了一种新的看法。

在电磁学领域,麦克斯韦方程组(Maxwell’s equations)是其中一个重要的线性偏微方程,描述了电磁场、电荷、电流之间的关系;爱因斯坦的重力场方程(Einstein field equations)则是非线性偏微分方程,描述了物质质量、密度和时空弯曲之间的关系。

这份研究提出,两者可能描述的是同一个宇宙规律,麦克斯韦方程组隐藏在爱因斯坦的重力场方程之内。研究者认为,如果把电磁现象认为是时空的直接特性,或者说时空本身就是“以太”,就能够把引力学和电磁学贯通起来。

他们认为,宇宙自有的特性决定会以最有效率、最简单的方式达到自身的和谐状态。爱因斯坦的相对论描述的时空曲率,就像这个宇宙内物质相互作用下出现的各种“作用力”。

而电磁现象,包括电流、磁场这些因素,是宇宙为了达到里奇平坦流形(Ricci-flat manifold)而表现出的现象。在这些现象的促进下,物质开始重新运动以达到新的和谐状态。研究者认为,这个里奇平坦流形代表的是宇宙一种平衡态。所以他们的研究说,“电磁场是时空的特性”。

这份研究的主要作者包括芬兰阿尔托大学(Aalto University)的林格伦(Jussi Lindgren),和在芬兰核辐射安全局(Nuclear and Radiation Safety Authority)工作的柳科内(Jukka Liukkone)。他们认为,可以使用超导体线圈和激光测量局部时空的弯曲。人工模拟的时空扭曲,在工程学上将有广泛的用途。

2021年的《物理学杂志:会议系列》(Journal of Physics: Conference Series)收录了这份研究报告。◇

责任编辑:李玲

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