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一个新的“爱因斯坦”方程表明虫洞是量子引力的关键

发表时间:2019-06-27

作者:易智编译

浏览次数:936

        最近,有一个新的方程式在物理学界广为流传,它会让爱因斯坦感到骄傲。
        很容易记住:ER=EPR。
            可能会怀疑,要使这个方程成立,P必须等于1。但是这个方程中的符号不是代表数字,而是代表名字。E,你可能猜到了,代表爱因斯坦。R和P是爱因斯坦最引人入胜的两篇论文的合作者名字的首字母。结合在这个方程式中,这些字母表达了一条可能的途径来调和爱因斯坦的广义相对论和量子力学。
        量子力学和广义相对论都是非常成功的理论。两者都预言了违背传统现实观念的奇异现象。然而,当进行测试时,自然总是符合每种理论的要求。由于这两种理论都很好地描述了自然,所以很难解释为什么它们一直拒绝在数学上把它们结合起来。不知何故,每个人都相信,他们最终一定会走到一起。但迄今为止,大自然一直对它们之间的联系形式保密。
        然而,ER=EPR表明,它们之间联系的关键可以在时空隧道虫洞中找到。这些隧道,爱因斯坦广义相对论所暗示的,将像子空间捷径物理上连接遥远的位置。这类隧道似乎是亚原子粒子之间神秘联系的另一个自我,即量子纠缠。
        在过去的90年左右的时间里,物理学家们分别研究了两个主要的量子问题:一个是如何解释量子数学以理解它的奇异之处(比如纠缠),另一个是如何将量子力学与引力结合起来。事实证明,如果ER=EPR是正确的,那么这两个问题的答案是一样的:量子的奇异性只有在你理解了它与引力的关系之后才能被理解。虫洞可能会锻造这种联系。
        虫洞在技术上被称为爱因斯坦-罗森桥(方程式的“ER”部分)。内森·罗森在1935年与爱因斯坦合作写了一篇描述他们的论文。EPR指的是爱因斯坦和罗森以及鲍里斯·波多尔斯基于1935年共同发表的另一篇论文。这是一个关于量子纠缠的悖论性的关于现实本质的谜题。几十年来,没有人认真考虑过这两份报纸之间有任何关联的可能性。但在2013年,物理学家胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)和伦纳德·苏斯金德(Leonard Susskind)提出,在某种意义上,虫洞和纠缠描述的是同一件事。
        在最近的一篇论文中,Susskind阐明了这种认识的一些含义。其中包括:理解wormhole-entanglement平等可以合并的关键量子力学和广义相对论,合并的细节会解释神秘的纠缠,从量子纠缠时空本身可能出现,争议如何解释量子力学可以在这个过程中得到解决。
        “ER=EPR告诉我们,组成宇宙的纠缠子系统组成的极其复杂的网络,也是极其复杂的(和技术上复杂的)爱因斯坦-罗森桥网络,”苏斯金德写道。“在我看来,很明显,如果ER=EPR是真的,这将是一个非常大的问题,它一定会影响量子力学的基础和解释。”
        纠缠是理解量子物理的最大障碍之一。例如,当两个粒子从一个公共源发出时,就会发生这种情况。对这样一对粒子的量子描述告诉你,测量其中一个粒子(比如,它的自旋)会得到特定结果(比如,逆时针方向)的几率。但是,一旦测量了这一对中的一个成员,您就会立即知道,当您对另一个成员进行相同的测量时,结果将是什么,无论它有多远。爱因斯坦对这一认识犹豫不决,坚持认为一个地方的测量不会影响一个遥远的实验(援引他著名的谴责“鬼魅般的远距离行为”)。但是许多实际的实验已经证实了纠缠态的力量可以对抗爱因斯坦的偏好。尽管(正如爱因斯坦所坚持的)没有任何信息可以从一个粒子瞬间传递到另一个粒子,但其中一个粒子似乎“知道”它的纠缠伙伴发生了什么。
        通常,物理学家谈论两个粒子之间的纠缠。但这只是最简单的例子。苏斯金德指出,量子场——构成粒子的物质——也可以纠缠。“在量子场论的真空中,空间中不相交区域的量子场是纠缠的,”他写道。这与众所周知的(如果很奇怪的话)“虚拟”粒子的出现有关,这些粒子不断地在真空中 出现或消失。这些粒子成对出现,简直是凭空而来;它们的共同起源确保了它们相互纠缠。在它们短暂的一生中,有时会与真正的粒子相撞,


关键词:

爱因斯坦 方程式 广义相对论 量子力学

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