http://www.cnbeta.com/articles/398467.htm美国科学家近日使用X射线和伽马射线观测技术研究了宇宙中最遥远的物质，发现时空泡沫的直径大约是氢原子核的千分之一，比之前预测的要大得多。他们的研究结果给时空的量子本质或“泡沫性”划定了一条底线。相关研究发表在《天体物理学》杂志上。据物理学家组织网报道，这项研究综合了美国航空航天局(NASA)的钱德拉X射线天文台和费米伽马射线太空望远镜以及超高能辐射成像望远镜阵列系统(VERITAS)的观测结果。
时空，也就是三维空间乘以时间，看起来是平滑而不具备任何结构的。然而科学家用量子力学理论预测，时空不是平滑的，它像泡沫一样，不断地波动着，包含许多小的、不断变化的部分——在这里空间与时间并没有明确的界限，而是不断变换的。这就是所谓的时空泡沫。
“理解时空泡沫的一种方法是想象你坐在飞机上飞越海洋，海洋看起来是完全平滑的。但是，如果飞机飞得足够低，你可以看到波浪，再低一些，你就可以看到泡沫，以及泡沫里不断颤动的微小气泡。”论文第一作者、佛罗里达理工大学的埃里克·伯尔曼说，“而我们的研究，就像坐在一架飞得极高的飞机上，试图观察那些原子级别的泡沫。”
科学家曾预测，时空泡沫大概是氢原子核直径的亿分之一，因此它是无法被直接探测到的。然而，如果时空确实具有泡沫性结构，而且这些泡沫是不断变化的，那么它们的大小应该是有边界的，因为只有这样，距离才可以被测量。
该科研团队使用对遥远类星体的X射线和伽马射线的观测结果来检验时空泡沫的理论模型。他们假设，对于穿越数十亿光年的光源来说，距离不确定性的积累，会导致这个光源影像质量下降，以至于这种物质无法被探测到，而影像消失之时的波长受所使用的时空泡沫理论模型影响。
钱德拉X射线天文台对数十亿光年以外的类星体的观测排除了一种理论模型。这种理论模型认为光子在时空泡沫中随机扩散，就像光在雾中扩散一样。费米伽马射线太空望远镜以及VERITAS对类星体较短的伽马射线光波的探测证明，第二种所谓的“宇宙全息模型”也行不通。
“我们发现这些数据可以排除关于时空泡沫的两种理论。”项目参与者、北卡罗来纳州立大学的杰克·尼格说。他们的研究发现，时空并不像一些理论模型预测的那样泡沫化——时空泡沫的直径大约是氢原子核的千分之一，比之前预测的要大得多。
SOURCE
http://chandra.harvard.edu/photo/2015/quantum/WIKI
量子泡沫（英语：Quantum foam），又稱時空泡沫（英语：space time foam），是一種物理概念，最早在1955年由約翰·惠勒所提出量子力學中的一個概念。量子泡沫即為誕生前宇宙的概念化
https://www.ptt.cc/man/Physics/DF17/M.1100083342.A.D88.html太深
完全不懂阿
2006 年
http://lib.xmu.edu.cn/news/detail.asp?serial=38837&key=0018 近日物理学家在Physical Review Letters杂志上发表文章声称他们通过观测一颗遥远的类星得出结论：时空在量子水平上可能不是像泡沫状的。这颗编号为PKS1413+135类星体是美国马里兰大学物理学家Eric Perlman于1998年首次发现的。物理学家们在PKS1413+135的图像中发现了一个被称为Airy环的衍射图像，由此物理学家们相信从遥远的类星体发出的光经过了一个相对平坦的时空区域射到地球上来，而不是像以前认为的多泡沫区域。
二十世纪六十年代，物理学家们认为时空在量子水平上是由一些不断改变的泡沫排列而成的，称为时空的泡沫模型。在非常小的普朗克尺度，这些泡沫是由量子力学中的不确定性原理造成的，它允许时空中的虚粒子自发的产生和湮灭。尽管这些量子泡沫破坏了极小时间尺度上的能量守恒定律，但是科学家们仍然利用纳米期间观察到了真空中虚粒子的效应。之后，很多物理学家们都认为任何一个量子引力理论中都应该含有量子泡沫模型。论文作者之一Y. Jack Ng说：“探测时空泡沫将给我们最终认识时空结构带来启示，观测结构可以知道物理学家们得到正确的量子引力理论。”
Ng和同事W. A. Chiristiansen、H. van Dam都是北卡罗莱纳大学教授，他们已经把可能的量子泡沫模型的范围缩小的那些含有最少泡沫的模型上去。他们比较了两个基于时空几何的量子涨落的时空泡沫模型，第一个模型与全息原理一致，它认为任何时空区域能够存储的最大信息量与该区域的表面积成正比，而不是与体积成正比，就像是光学的全息一样。第二个模型是随机游动模型，它认为连续的涨落是随机的，整体上是没有关联的。相对于随机游动模型来说，全息原理中的时空更平缓，时空泡沫少一些。
因为Airy环的存在性会限制时空泡沫造成的光散射，所以研究人员选定分析类星体PKS1413+135来检验量子泡沫模型。这颗类星体距离银河系十二亿秒差距（约合四十亿光年），这段遥远的距离使得物理学家们可以放大微小的量子泡沫的效应。Christiansen说：“我们之所以选择类似点粒子的PKS1413+135来观察时空泡沫效应，是因为非类点粒子物体，比如星系得内部结构会掩盖量子泡沫的效应。”
哈勃太空望远镜的高分辨率Airy环图片拍出了随机游动模型，但是如果要检验全息模型还需要更高分辨率的图片。Perlman说：“通过观察图片，我们发现所有的大型望远镜（包括干涉式或独立式望远镜）都能够用来对宇宙结构进行基本测量。”现在正在建造的望远镜可以为未来的研究提供更高分辨率的图片。Christiansen说：“在接下来的几年内，智利的超大望远镜干涉仪和夏威夷的科克干涉仪都能够观测更遥远的类星体来检验全息模型，因为这些望远镜具有更大的孔径和更长的基线。”
但是，除了测量量子泡沫之外，物理学家们无需其它的观测就可以从理论上得到时空的其他宇宙学意义。从观测上说，排除随机游动模型，再加上一些计算物理的限制就能得到时空中物质的信息。因为普通物质只是在很紧密的情况下才能在随机游动模型要求的尺度上给出一些观测信息，所以物理学家们认为“宇宙中肯定有其它形式的物质或者能量，使得宇宙显示出目前的时空几何”。因此，“这些原因强烈的暗示着宇宙中存在暗物质和暗能量，它们并没有在目前的宇宙学观测中显现出来。”
宇宙可能并不像科学家们之前猜测的那样有非常多的泡沫，该研究小组也已经对时空中泡沫的量给出了一个限制，他们还给出了一个新的参数来描述非传统的物质和能量。他们对未来的时空结构研究充满了希望。Ng说：“我认为量子泡沫和暗物质、暗能量之间有非常紧密的联系，更多由全息原理和时空泡沫启发得到宇宙学模型正在不断的探索之中。
http://zhidao.baidu.com/question/58164380.html
