什么是惠勒泡沫？在什么样的物理猜想中它会出现，作用是什么？

Question

如题所述

Answer 1

量子泡沫，也称作时空泡沫，是由物理学家约翰·惠勒在1957年基于量子力学原理提出的一个概念。这一概念是对在普朗克长度级别的极小尺度上，时空量子振荡的一种定性描述。在这种微小的时空尺度内，量子不确定性会导致粒子和能量的瞬间产生与湮灭。随着对更小时空尺度的探讨，虚粒子的能量会逐渐增加。根据爱因斯坦的广义相对论，这种能量会导致时空的弯曲。因此，在极其微小的尺度上，这种能量的“泡沫”式涨落可能会在更大尺度上引起相对平滑时空的显著扭曲。然而，为了确定在何种尺度下会出现这种量子泡沫，我们需要一个统一的量子引力理论，而现有的量子理论无法精确描述如此微小尺度下的物理现象。
量子泡沫被认为是由高能虚粒子产生的。在量子场论中，虚粒子是粒子相互作用时短暂产生的，之后会立即湮灭。尽管虚粒子尚未被直接观测到，但根据其概念预测的效应已经被实验所证实。虚粒子在真空中短暂产生和湮灭的过程，被称为真空涨落。这种涨落会影响真空的性质，导致非零能量，即真空能的存在。根据量子力学的观点，这是一种零点能量。