Att hitta bron mellan relativitet och kvantmekanik anses vara en av fysikens heliga gral. Den ena beskriver makrovärlden väl, den andra mikro men tillsammans kan de bara inte verkar komma överens. Men ett fenomen som fungerar på båda nivåerna är gravitationen, och det är här som vetenskapen har fokuserat på att försöka binda de två teorierna. Men andra arenor för kvantmekanik pekar potentiellt på olika vägar för framgång. Nya resultat visar att kvantbånd till relativitet leder till överraskande slutsatser som kan skaka vår förståelse av verkligheten till kärnan.

kvantbitar

En del forskning visar att kvittor, små partiklar som innehåller kvantinformation, kan vara intrasslade på ett sådant sätt att det skapas rymdtid som ett resultat av den skrämmande handlingen mellan partiklarna. Vad den informationen är förblir osäker men de flesta är bara upptagna med samspelet mellan qubits som orsakar rymdtid. Teorin kommer från ett papper från 2006 från Shinsei Ryu (University of Illinois i Urbana Champaign) och Tadashi Takayunagi (Kyoto University), där forskarna konstaterade att det finns paralleller mellan geometri i rymdtid och intrasslingsvägarna som forskarna projicerar på makronivå. Kanske är det mer än en slump (Moskowitz 35).

Det intrasslade svarta hålet. |

Svarta hål

Juan Maldacena och Leonard Susskind, båda jättarna i det svarta hålfältet, bestämde sig för att bygga vidare detta 2013 när de utvidgade arbetet till ck svart hål. Det är väl känt från tidigare fynd att om två svarta hål trasslar sig, bildar de ett maskhål mellan dem. Nu kan vi beskriva denna förvirring på det klassiska sättet kvantmekanik traditionellt gör: Endast en enda egenskap är sammansvetsad. När du väl vet tillståndet för ett av paret, kommer det andra att falla i ett motsvarande tillstånd baserat på kvarvarande kvanttillstånd kvar. Detta händer ganska snabbt i det som Einstein kallade "skrämmande handling." Juan och Leonard visade att en kvantegenskap som leder till intrassling leder till ett makroresultat (Ibid).

Quantum Gravity

Allt detta kommer förhoppningsvis att bygga till kvanttyngd, den heliga gral för många forskare. Men mycket grundarbete är ännu inte lagt i jakten på det.

Den holografiska principen kan vara till hjälp. Det används för att beskriva en projicering av ett dimensioneringsutrymme i ett nedre dimensionellt utrymme som fortfarande förmedlar samma information. En av de bästa användningarna av principen hittills är korrespondensen mot de-Sitter / conformed field theory (AdS / CFT), som visade hur ytan på ett svart hål kommunicerar all information om ett svart hål på det, så en 2D space innehåller 3D-information. Forskare tog denna korrespondens och använde den på allvar ... genom att ta bort den. Du förstår, om vi tog intrassling och låter den projicera 3D-information på 2D-ytor? Detta skulle bilda rymdtid och förklara hur tyngdekraften fungerar som ett resultat av spöklik handling via kvanttillstånd, allt är projektioner på olika ytor! En simulator med tekniker utvecklade av Ryu och ledd av Van Raamsdonk visade att när förvirring gick till noll, sträckte sig själva rymden tills den bröt ihop. Ja, det är mycket att ta in och verkar vara en mängd nonsens men konsekvenserna är enorma (Moskowitz 36, Cowen 291).

Med detta sagt kvarstår vissa frågor. Varför händer detta till och med? Kvantinformationsteori, som behandlar hur kvantinformation skickas och storleken på dem, kan vara en avgörande del av AdS / CFT-korrespondensen. Genom att beskriva hur kvantinformationen förmedlas, trasslas in och hur den hänför sig till geometri i rymdtiden, bör en fullständig holografisk förklaring av rymdtid och därför tyngdkraft vara möjlig. Den nuvarande trenden analyserar den felkorrigerande komponenten i kvantteorin, som visade att den möjliga informationen i ett kvantsystem är mindre än den mellan två sammanfiltrade partiklar. Det som är intressant här är att mycket av matematiken som vi hittar i felreducerande koder har paralleller till AdS / CFT-korrespondensen, särskilt när vi undersöker förvirring av flera bitar (Moskowitz 36, Cowen 291).

Kan detta spelas med svarta hål? Kan ytorna på dem ha alla dessa aspekter på spel? Det är svårt att säga, för AdS / CFT är en mycket förenklad syn på universum. Vi behöver mer arbete för att avgöra vad som verkligen händer (Moskowitz 36)

Kvantkosmologi: en dröm eller ett mål? |

Kvantkosmologi

Kosmologi har ett stort problem (se vad jag gjorde där?): Det kräver initiala gränsvillkor för att antas om något ska ha inträffat. Och enligt arbete som Roger Penrose och Stephen Hawking gjort, innebär relativitet att en singularitet måste vara i universums förflutna. Men fältekvationer bryts ned på en sådan plats men fungerar bra efteråt. Hur kan det vara så? Vi måste ta reda på vad fysiken gjorde där, för den bör fungera på samma sätt överallt. Vi måste titta på vägen integrerad över nonsingular metrics (som är en bana i rymden) och hur de jämför med euklidiska metrics som används med svarta hål (Hawking 75-6).

Men vi måste också granska några underliggande antaganden från tidigare. Så, vad var de gränsvillkor som forskarna ville undersöka? Vi fick "asymptotiskt Euklidiska mätvärden" (AEM) och de är kompakta och "utan gräns." Dessa AEM är utmärkta för spridningssituationer, som partikelkollisioner. De vägar som partiklarna tar påminner mycket om hyperbolor, med inträde och existerar är den asymptotiska karaktären på den väg de tar. Genom att ta vägen integrerad av alla möjliga vägar som vår oändliga region av AEM kunde ha producerats från kan vi också hitta våra möjliga framtider, för kvantflödet är mindre när vår region växer. Enkelt, nej? Men vad händer om vi har en begränsad region som också är vår verklighet? Två nya möjligheter måste övervägas i våra sannolikheter för vissa mätningar av regionen. Vi kan ha en ansluten AEM där vår region för interaktion är i den rymdtid vi upptar eller vi kan ha en frånkopplad AEM där det är en "kompakt rymdtid som innehåller mätområdet och en separat AEM." Detta verkar inte som verklighet, så vi kan ignorera det här rätt? (77-8)

Det visar sig att de kan vara en sak om man har anslutningsmetriker till dem. Dessa skulle vara i form av tunna rör eller maskhål som förbinder olika regioner tillbaka till rymdtiden och i en stor vridning kan det vara den galna förbindelsen mellan partiklar som driver förvirring Medan dessa frånkopplade regioner inte påverkar våra spridningsberäkningar (eftersom de inte är anslutna till alla oändligheter vi kan uppnå före eller efter kollisionen) kan de fortfarande påverka vårt ändliga område på andra sätt. När vi tittar på statistiken bakom den frånkopplade AEM och den anslutna AEM, finner vi att de tidigare termerna från kraftserieanalysen är större än den senare. Därför är PI för alla AEM ungefär samma som PI för frånkopplad AEM, som inte har några gränsvillkor (Hawking 79, Cowen 292).

Enkelt, det är det inte. Men en början mot upplysning ... möjligen.

Citerade verk

Cowen, Ron. "Rymden. Tid. Förvirring. ”Naturen nov. 2015. Skriv ut. 291-2.

Hawking, Stephen och Roger Penrose. Rymdets och tidens natur. New Jersey: Princeton Press, 1996. Tryck. 75-9

Moskawitz, Clara. Tangled Up in Spacetime. Scientific American Jan. 2017: 35-6. Skriva ut.