怎么证明连续（时空是连续的断开的）

科学家曾提出了一个问题：我们的基本现实到底是连续的还是被分割成微小的、离散的部分？换句话说，时空是平滑的还是粗糙的？说实话，这个问题已经不是我们常人所能理解的范围，它触及了物理学最基本理论的核心，将空间和时间与我们日常存在的物质联系在一起，这是非常深奥的一门理论！

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然而，在实际生活中，我们想要用实验测试空间和时间的本质是不可能的，因为探测宇宙中如此微小的尺度需要极端的能量。直到最近，一组天文学家提出了一项革命性的新计划，他们将利用一组微型宇宙飞船来探测光速的细微变化，以此来证明空间和时间确实被分解成小块，这项研究可能为对现实的全新理解铺平道路，换句话说，这个理论一旦被证明将推翻现有理论。当然，大多数人仍然是云里雾里，别急，我们首先来了解一下时空。

时空

“什么是空间和时间？”这个问题可以追溯到几千年前，我们现代的理解建立在两个互不相容的理论体系上：量子力学和爱因斯坦的广义相对论。

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在广义相对论中，空间和时间被编织成统一的时空结构，用以描述我们的宇宙的四维阶段。这里的时空是连续的，这意味着任何地方都没有空隙，很光滑。然而，时空能做的不仅仅是如此，它还会弯曲，而弯曲的时空是引力的来源。

在另一个体系中，一组被称为量子力学的规则控制着宇宙中非常微小的事物之间的相互作用。量子力学基于这样一种观点，即我们日常生活中的大部分事件并不是平滑连续的，而是粗糙的。换句话说，它是量子化的。物质的能量、动量、自旋和其他许多性质都是离散的小块。

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更重要的是，量子力学本身也分裂成两个阵营。一方面，我们有我们日常生活中熟悉的粒子，比如电子和质子，它们相互作用并做其他有趣的事情。这些显然是非常粗糙的，因为它们是离散的“事物”。另一方面，我们有量子场。在亚原子世界中，每一种粒子都有自己的场，场在时空中传播，当我们探测到粒子时，我们实际上探测到的是它们场中的微小振动，这些振动反过来又与其他粒子相互作用，并做一些其他有趣的事情。

时间和空间的碎片

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广义和量子就像电脑像素的区别，远远看去非常光滑，实际上当你放大到极致时却发现很粗糙。有许多将量子力学和广义相对论结合在一起的理论，如弦理论和圈量子引力理论，它们预测了某种形式的离散时空。如果我们能找到离散时空的证据，它不仅将彻底改写我们对现实的理解，而且还将开启物理学的一场革命。

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当然，时空的离散只能以最微妙的方式表现出来，否则早就被科学家发现了。实际上各种各样的理论预测，如果时空确实是离散而粗糙的，那么光速可能不是完全恒定的，它可能会根据光的能量发生微小的变化。高能量的光有较短的波长，当波长变得足够小时，它可以“看到”时空的粗糙。想象一下走在人行道上，你的脚很大，你就不会注意到任何小的裂缝或颠簸，但如果你的脚很小，你会被每一个小坑绊倒，让你的速度慢下来。但在时空中这种变化非常小，如果时空是离散的，它的规模至少比我们目前在最强大的实验中探测到的要小十亿倍，也就是说我们在实验的细节上还需要在精确十亿倍以上！那么真的会有这样的实验吗？

寻找圣杯：实现疯狂的想法

为了实现这疯狂的想法，也为响应欧洲航天局(ESA)提出的寻找时空的新想法，一组天文学家提交了这项任务的建议，并计划在用于时空量子探索的伽马射线天文学国际实验室---GrailQuest（寻找圣杯：圣杯意为渴望但永远得不到的东西；努力追求但永远不可能实现的目标）中实现这疯狂的想法，不过这一想法仍在上呈中。

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“寻找圣杯”由一组数量庞大的小型、简单的宇宙飞船组成，它可以持续监测天空中的伽马射线暴。这些射线暴是宇宙中最强大的爆炸，这些爆发释放出大量的高能光子，也就是伽马射线。这些伽马射线在到达宇宙飞船之前，要经过数十亿年的时间。宇宙飞船会记录下伽马射线的能量，以及当伽马射线在宇宙飞船上爆炸时所产生的时间差。如果有足够的精确度，“寻找圣杯”或许将能够揭示时空是否是离散的真相。

科学家表示，如果“寻找圣杯”能够找到时空离散性的证据，我们对现实的概念将会出现翻天覆地的变化，甚至我们当前的理论可能是完全错误的。但无论如何，我们都要等待。这一轮的ESA提案将在2035年到2050年之间的某个时间推出。在等待的过程中，我们只能猜测这一真相的可能性。