物理学家试破解诡异量子学与时空多少多本性—往事—迷信网

以前十年来，物理往事网量籽实际以及引力学关连钻研已经泛起了革命性的学家学光阴。

图中《星际穿梭》（2014年）形貌的试破少多黑洞可能经由虫洞衔接，其中可能存在量子源头。解诡

图片源头：Warner Bros. Entertainment

2009年初，异量Mark Van Raamsdonk抉择好好运用初次教学后的空多假期，钻研物理学上一个最精湛的本性问题：量子力学以及引力之间的关连。经由一年分心合成以及与同行深入品评辩说之后，迷信他向《高能物理学期刊》递交了一篇论文。物理往事网

2010年4月，学家学该期刊回覆给他的试破少多是一封拒稿信，其中一位审稿人的解诡意见暗指加拿大温哥华英属哥伦比亚大学物理学家Van Raamsdonk是个不着实际的疯子。

随后，异量他把文章提交给了《狭义相对于论以及引力学》期刊，空多这次的本性回覆要好一点：尽管评委果审稿意见言辞厚道，但该期刊的编纂最终仍是请他重新改写这篇文章。

可是，Van Raamsdonk当时已经用该文章缩略版本报名退出了一次颇有声誉的年度论文角逐，该角逐由美国马萨诸塞州韦尔斯利市引力钻研基金主理。在这次角逐中，他的文章不光取患了第一位，而且还碰着了一件极具奚落象征的使命：其中的声誉搜罗在《狭义相对于论以及引力学》期刊上宣告该文章的保障。最终该期刊在2010年6月宣告了他的文章的缩减版本。

颇为纠结的“瓜葛态”

尽管如斯，期刊编纂依然有坚持谨严的理由。以前近100年来，迷信家不断未能让量子力学以及引力学相不同。量子力学统治着宏不雅天下——即原子或者粒子可能在统一光阴出如今差距地址、可能同时顺时针旋转及逆时针旋转的怪异规模。而引力学则主宰着宏不雅天下——从苹果落地到行星、恒星以及星系运行等天气，阿尔伯特·爱因斯坦曾经于100年前同样的11月份在狭义相对于论中对于其妨碍了形貌。该实际以为，引力属于多少多学：当粒子经由一个大品质物体临近时会爆发偏离，爱因斯坦展现，这不是由于它们觉患上到了引力，而是由于环抱该物体的光阴以及空间爆发了扭曲。

上述两种实际都已经由大批试验的验证，可是它们形貌的天下却残缺不能兼容。从审稿人的态度来看，Van Raamsdonk提出的处置这种不兼容性的措施过于乖僻。他主张，处置这一下场所需要的仅仅是“瓜葛态”：良多物理学家以为这种天气是诡异的量子天下的极其。

瓜葛态可能使丈量一个粒子的同时瞬间患上悉另一颗配对于子的形态——不论这颗配对于子的距离有多远，哪怕它是在河汉系的另一边。爱因斯坦由衷地对于瓜葛态感应痛恨，因此就有了他所说的驰名的“幽灵般的超距离熏染”。

可是瓜葛态却是量籽实际的中间。Van Raamsdonk运用十多年来意见趋同的物理学家的钻研下场，拥护这种极具奚落象征的意见，即尽管爱因斯坦反对于，瓜葛态可能是多少多学的根基，而且也是爱因斯坦的多少多引力论的根基。“空间—光阴，只是量子零星中物资若何瓜葛的多少多图像。”Van Raamsdonk说。

可是，这一意见这远未患上到证实，而且远非残缺的量子引力实际。可是一些自力钻研也患上出了同样的论断，并排汇了主流实际学物理学家的强烈兴趣。如今，经由林林总总用于量子合计以及量子信息实际的今世工具，一些运用物理学家正在试验扩展这种多少多——瓜葛关连。

“以前十年来，量籽实际以及引力学关连钻研已经泛起了革命性的光阴。”加州斯坦福大学物理学家Bartlomiej Czech说，“我一分钟也不会犹豫去做这件事。”

不引力的引力论

当初，这项钻研的大部份使命勾留在1997年物理学家Juan Maldacena所做的使命上，当初Maldacena在新泽西州普林斯顿低等钻研院使命。Maldacena的钻研曾经让他思考两个看起来残缺差距的宇宙模子之间的关连。其中一个宇宙模子以及咱们地址的宇宙空间相似。尽管它不会缩短也不会缩短，但却具备三个维度，其中充斥了量籽粒子并功能爱因斯坦的引力方程。这种叫作反德西特空间（ADS）的意见，个别也被称为“点内空间”。另一个模子也充斥了元素粒子，可是它唯逐个个维度而且不存在引力。它个别叫作领土，是一个数学上界说的膜，它以及点内空间里任何一个给定点之间都隔着有限的距离，可是却又残缺困绕着这个定点，就像一个二维的气球概况内困绕着三维的空气那样。领土粒子功能量子零星方程，即共形场论（CFT）。

Maldacena发现，领土以及点内空间残缺至关。就像二维的合计机芯片电路编码的电脑游戏三维图像那样，领土上相对于重大、无重力的方程式搜罗着同样的信息，形貌了主宰点内空间的愈加重大的相似方程式。

“这看起来难以想象。”Van Raamsdonk说。Maldacena提出的双重性让他名顿开，该意见给物理学家提供了一种在点内空间不思考引力的思考量子引力的新措施：即物理学家仅需要审核领土上的等效量子态。随后多少年内，良多物理学家开始探究这种想法，因此Maldacena的论文也成为之后物理学界援用率最高的论文之一。

在这个量子场中，量子关连把各个部份系在一起，该零星中存在着仅有的瓜葛态。可是如今，Van Raamsdonk 很好奇，假如把领土瓜葛去掉，宇宙会爆发甚么呢？

运用伊利诺伊大学数学家Shinsei Ryu以及都门大学实际物理学家的Tadashi Takanagi在2006年钻研的数学模子，他试图回覆这个下场。最终他发现，把领土的量子瓜葛飞腾为零之后，像一块口香糖被拉扯患上过远之后爆发的服从那样，空间—光阴就会被打乱成凌乱的碎块。

为此，Van Raamsdonk意见到，这种多少多——即瓜葛关连——普遍存在。瓜葛关连正是把光阴—空间方式在一起并组成残缺部份的需要元素——不光是在存在黑洞的星际空间，而是到处如斯。

“我那个时候感应，我清晰了此前尚未有人批注过的一个根基下场的某些本性。”Van Raamsdonk回顾说，“本性上说，便是甚么是空间—光阴。”

潜在的分割关连性

量子瓜葛作为多少多学上的黏合剂，这是Van Raamsdonk被拒稿以及取患上头奖稿件的中间，这一意见已经在良多物理学家中间发生共识。但至今为止，尚未人发现短缺的证据，因此这种意见仍是一种预料。可是良多自力的推理已经反对于这一意见。

好比，2013年，Maldacena以及斯坦福大学的Leonard Susskind相助宣告了一篇相关的预料文章，他们以为ER=EPR，并以此留念1935年宣告的两篇地标性文章。ER由爱因斯坦以及美籍犹太裔物理学家Nathan Rosen配合宣告，介绍了如今称之为“虫洞”的意见：穿梭空间—光阴衔接两个黑洞的隧道。（尽管在科幻片子中曾经泛起过，可是实际上不哪种真正的粒子可能穿过这样的虫洞：这需要粒子挪移患上比光速还快，这是不可能的。）EPR由爱因斯坦、Rosen以及美国物理学家Boris Podolsky配合宣告，这是第一篇清晰论述“瓜葛”的文章。

Maldacena以及Susskind的预料是，这两个意见不光仅是在宣告年月上存在分割关连。他们展现，假如任何两种粒子存在瓜葛天气，那末它们则会实用地存在于一个虫洞内。反之亦然，物理学家所说的虫洞也即是瓜葛。它们只是形貌统一种潜在事实的差距方式。

如今，依然不人清晰这一意见下潜在的事实是甚么。可是物理学家越来越深信，这种分割确定存在。Magdalena、Susskind以及其余迷信家已经在魔难ER=EPR的假说，以此来分说瓜葛以及虫洞之间是否存在数学分割关连性——到当初为止，其谜底是确定的。

尽管验证这一预料当初仍存在种种挑战，可是该规模的实际者已经有了共识：他们已经开始望见一些着实存在的紧张线索。“从前，我不知道空间是由甚么组成的。”斯坦福大学物理学家Brian Swingle说，“那时我致使不知道这个下场是否有存在的意思。”可是如今他说，线索已经变患上越来越清晰，这个下场是公平的。“下场的谜底是咱们都清晰的一些内容。”Swingle说，“它是由瓜葛组成的。”

对于Van Raamsdonk来说，从2009年至今，他已经实现为了20余篇对于量子瓜葛的文章。他展现，所有这些文章如今已经被期刊接受并宣告。（冯丽妃）