流体粘度极限，如何用量子力学解释

物理学最新理论指出宇宙或是一个“液态超流体”。新研究指出，时空或许是某种形式的超流体。超流体是一种物质状态，完全缺乏黏性，正由于没有摩擦力，它可以永无止境地流动而不会失去能量。

科学家从来没有停止过寻找电磁波传播介质的脚步。最早，古希腊哲学家亚里士多德提出“以太”这一概念，认为它是浩瀚宇宙之中所有物体间作用力的传播媒介，而19世纪的物理学家发现，没了它很多物理现象可以有更为简单的解释，于是科学毫不犹豫地将“以太”抛弃。[2] 

“时空是一个流体”的提法并非第一次出现。这一理论被称为“超流体真空论”（SVT），在半个世纪前就已问世。但此次，意大利国际高等研究院（SISSA）的研究员里贝拉蒂、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的科学家马切诺尼首度解决了这一液体中的黏度问题。换句话说，科学家第一次制定了这种液体究竟该有多“稠”——结果表明，其稠厚的程度几乎为零。研究人员表示，随着现代天体物理学技术时代的到来，科学家们将拥有更强有力的线索来支持新兴的时空模型。

理解宇宙的一大难题是要了解物质是如何在其中穿行的。想象一下波是如何穿过水体的。波会在水中扩散，它利用水作为一种媒介或载体。就人们所知的情况，能量的传递需要借助某种媒介，比如说声波的传播需要空气，热的传播需要通过金属等等。那么像电磁波，光子等究竟是如何穿越宇宙的。如果那里什么也没有的话。

关于空间中的媒介，更为人所熟悉的说法是以太，但证明它的存在或是否定它的存在都将是非常困难的任务。在立波拉蒂和马可尼的研究中，他们提出所谓的以太实际上就是一种超流体。他们表示时空就像是某种“经典”物体，是一种整体。但应当将其视作仅仅代表了流体“可见”的一面。

科学家是如何看待水的。人们感觉到它是一种流动的液体，但实际上它是由大量H2O分子构成的整体。他们表示，时空也是类似，拥有自己的H2O分子，尽管对于除此之外的其他性质人们仍然不甚了解。围绕他们这项理论的核心问题便是自然界的4种基本力，即电磁力，弱相互作用力，强相互作用力以及引力。量子力学可以解释所有这些力，除了引力。

 新的理论仍然在大胆推断时空的物质形态，而它的意义更多地在于帮助科学家在大尺度下寻找到可以统一广义相对论和量子力学的模型，解开困惑物理学家多年的谜团。

人们常说“宇宙空间”，但它究竟是什么。空空如也，还是塞满了可供光子、电磁波及其他所有一切移动的介质。科学家还没有找到确定答案。但一个最新理论认为，时空本身可能是一个“液态超流体”（liquidsuperfluid），如果证明其属实，那人们必须要重新审视整个物理学标准模型。

 研究人员通过建立模型，试图将重力和量子力学融合为“量子引力”这种新理论，并表示这将是一个解释宇宙的超流动性的合理模型。宇宙的四种基本力——电磁、弱相互作用、强相互作用和引力，量子力学可以解释其他所有，只除了引力。而“量子引力”的建模需要去了解这种流体的黏度，结论是其黏度值极低，接近于零。而这在以前从未被加入到详细考虑范围内。

最新研究指出，时空或许是某种形式的超流体。超流体是一种物质状态，完全缺乏黏性，正由于没有摩擦力，它可以永无止境地流动而不会失去能量。按照里贝拉蒂和马切诺尼的理论，时空作为这种特殊的物质形式，也具有非同寻常的特性，就像声音在空气中传播一样，它提供了一种介质，能让波和光子得以传播。

来自意大利国际先进研究院(SISSA)的斯特芬诺·立波拉蒂(Stefano Liberati)教授以及德国慕尼黑大学的科学家卢卡·马可尼(Luca Maccione)是第一批对这种设想中的流体的粘度性质进行研究的科学家。他们试图了解这种“流体”究竟有多么粘稠，结果是，他们发现这一粘稠度几乎为零。在一篇名为《普朗克尺度下耗散现象的天体物理学约束》的论文中，他们探讨了有关宇宙流体论的相关问题。他们所做的尝试是建立一个模型，将引力与量子论相结合，构建一种“量子引力”。

对于最终统一量子论以及引力的模型中，这种超流体理论或许是一种不错的选择。但要想构建一个流体的模型，就要知道其粘度，也就是它有多粘稠，而研究人员的估算结果是接近于零。立波拉蒂表示：“如果时空是一种液体，那么我们就必须考虑其粘度以及其他与扩散效应有关的因素，而此前这些都从未得到认真的考虑。”

立波拉蒂指出：“我们可以看到从数百万光年之外的距离上传递过来的光子。而如果时空是一种流体，那么根据我们的计算，它必须是一种超流体。这就意味着它的粘度将会极低，接近于零。”

 立波拉蒂指出：“我们同样也对其他影响更弱的扩散效应进行了测算，我们预计未来的天体物理观测将会证实这些预测。如果这些得到证实，那么我们将获得支持这一时空新理论的强大证据。在现代天体物理学技术的帮助下，时间正逐渐将量子引力从仅仅是一种猜测性的设想逐渐转变为一种更加现实的可能性。现在是研究引力学的最好时机。”

我们人类天生对自己生存的周围感到好奇，勇于探索身在其中的奥秘。江河湖泊，高山峻岭，人类对身在其中的最大好奇，恐怕就是身在的宇宙本身。上下四方为宇，古往今来为宙，我们对宇宙的认知最基本的框架概念则是空间和时间，宇宙中的所有事物皆在时间和空间这个背景下发生。但我们也很清楚，时间和空间给人的感觉是如此的不同，他们真的是同一回事的东西吗？时空究竟是什么？他们长什么样？要解答我们身处的时空的这些问题，我们需要借助能够给予时间和空间进行描述和测量的理论和方法。

 广义相对论最经典的时空效应描述，莫过于对于“引力波”的预言了。有质量物体的某些运动过程会产生引力波，附近的时空会被激发出波纹，经由时空本身传递出去。引力波本身是就像水波是水面扭曲形成的水波一样，时空和水面，都是波的传播介质。由于引力本身是非常弱的力，通常引力波的产生非常困难。地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进，发出的引力波功率仅为200瓦，还不如家用电饭煲功率大，所以我们很难探测到引力波。只有宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件才可以形成强大的引力波，有可能被我们所捕捉到。2021年2月11日，美国的“激光干涉引力波天文台”（LIGO）宣布直接探测到了13亿光年之外的两颗黑洞在并合阶段产生的引力波。这个结果证明了“引力波”的预言，同时也更加确认了时空会受到引力作用的证据。