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圈量子

圈量子引力(Loop Quantum Gravity,簡稱LQG)是一種嘗試融合量子力學和廣義相對論的理論,旨在為純量子引力情形建立一個框架,將標準模型中的物質納入其中。該理論假設空間和時間的結構由編織成極其精細的織物或網路的有限環路組成,這些循環網路被稱為自旋網路或自旋泡沫。自旋網路的演變發生在高於普朗克長度的量級,大約10^-35米,更小的尺度是沒有意義的。圈量子引力理論還預言了面積量子體積量子的存在,其尺度分別為普朗克長度的平方和三次方。

圈量子宇宙學(Loop Quantum Cosmology,簡稱LQC)是基於圈量子引力原理的量子宇宙學理論。它推進了對早期宇宙的研究,將大爆炸的概念納入更廣泛的大反彈理論,該理論將大爆炸構想為一段膨脹時期的開始,緊隨其後的是一段收縮期,可以稱為「大緊縮」。圈量子宇宙學可以避免大爆炸奇點的出現,因為圈量子引力要求空間不能被壓縮到比單個空間體積量子更小的體積里。

圈量子理論的「圈」來自於場的性質,物質產生場,例如電荷產生電場,磁性物質產生磁場。場線由物質出發,也結束於物質。如果空間沒有物質的話,場線會自我閉合,看起來就像一個圈。圈量子理論主張將場和物質都用場線來描述,空間不再是客觀實體,而是依附於場線而存在。場線主宰一切空間和物理作用。在圈量子引力理論的框架內,原先的量子力學和廣義相對論都要改寫,這可能導致量子力學和廣義相對論的矛盾消失。

目前,圈量子理論和超弦理論還只是處於假想階段,無法進行任何驗證。我們期待它們在未來能夠取得更大的突破。