當今物理學中最棘手的問題之一是我們解釋宇宙的兩個最佳理論 -和量子力學——它們本身就可以很好地發揮作用,但一旦你嘗試將它們結合起來,數學就行不通了。
但是史丹佛大學的一位理論物理學家剛剛提出了一個新的方程這表明最終連接兩者的關鍵可以在稱為蟲洞的奇異時空隧道中找到。
這個等式看似簡單:ER = EPR。
它不是由數值組成,而是代表理論物理學中一些關鍵人物的名字。
等式左邊的 ER 代表愛因斯坦和內森·羅森,並引用了 1935 年的一篇論文他們一起寫了一篇描述蟲洞的文章,技術上稱為愛因斯坦-羅森橋。
等式右邊的 EPR 代表愛因斯坦、羅森和鮑里斯·波多爾斯基,那年誰共同寫了另一篇論文描述量子。
回到2013年史丹佛大學的物理學家倫納德·蘇斯金德和普林斯頓大學高級研究所的胡安·馬爾達西納認為,這兩篇論文可能描述了幾乎相同的事情——這是該領域其他人之前沒有考慮過的,包括愛因斯坦本人。
現在薩斯金德是回來討論他的觀點是否正確。
但首先,讓我們先看看這個方程式的各個部分。
愛因斯坦的廣義相對論首先暗示,蟲洞就像宇宙中兩個地方之間的隧道。
從理論上講,如果你掉進蟲洞的一側,你幾乎會立即出現在另一側,即使它恰好位於宇宙的另一側。
但是w奧姆洞不只是通往宇宙另一個地方的門戶,它們是兩個人之間的門戶次在宇宙中。正如卡爾·薩根曾經說過的,「你可能會出現在太空的其他地方,哦,還有時間。
量子糾纏,另一方面,描述了兩個粒子相互作用的方式,使它們變得不可阻擋地聯繫在一起,並且本質上「共享」一個存在。
這意味著無論一個粒子發生什麼,都會立即直接影響另一個粒子——即使它遠在光年之外。
好的,現在讓我們將兩者結合。
在他的新論文中,蘇斯金德提出了一個場景,假設愛麗絲和鮑勃各自攜帶一堆糾纏粒子——愛麗絲攜帶每對粒子中的一個,鮑勃攜帶另一個,然後他們在假想的高超音速噴氣機中向宇宙的相反方向飛去。
一旦處於各自的位置,愛麗絲和鮑伯用如此巨大的力量將它們的粒子粉碎在一起,他們創造了兩個獨立的粒子。
蘇斯金德說,結果是宇宙兩側有兩個糾纏的黑洞,中間由一個巨大的蟲洞連接起來。
「如果 ER = EPR 正確,蟲洞將連接這些黑洞;因此,可以使用蟲洞的幾何形狀來描述糾纏,」湯姆齊格飛說科學新聞。
“更值得注意的是,兩個糾纏的亞原子粒子本身有可能通過某種量子蟲洞以某種方式連接起來,”齊格飛補充道。
「由於蟲洞是時空幾何的扭曲 - 由愛因斯坦的引力方程式描述 - 將它們識別為將在重力和量子力學之間建立聯繫。
蘇斯金德說得對嗎? 現在還不可能說,因為當他發表論文時在印前網路上網站 arXiv.org要接受同儕的公開審查,還需要經過正式的同儕審查程序。
但是,作為齊格飛報告說,蘇斯金德並不是唯一走這條路的人。今年早些時候,加州理工學院的一組物理學家在他們研究時提出了類似的假設試圖展示如何量子態的變化可以與時空幾何曲線連結。
在描述該假設的部落格文章中團隊成員之一 Sean M. Carroll 表示,在這種情況下,能量和時空曲率之間最自然的關係是由愛因斯坦廣義相對論方程式給出的。
「這種說法,以其聽起來最戲劇性的形式,是引力(由能量/動量引起的時空彎曲)在量子力學中並不難獲得——它是自動的!或者至少,是最自然的事情, 」他說。
我們必須等待,看看 ER = EPR 或密切相關的東西是否得到證實,但這確實值得深思,薩斯金德認為他在這裡有所發現。
“對我來說,很明顯,如果 ER = EPR 為真,那就是一件非常大的事情,它肯定會影響量子力學的基礎和解釋,”他寫,並補充說,如果他是對的,「量子力學和引力的關係比我們(或至少我)想像的要緊密得多」。