- 科学家们认为,时空可能在一定程度上源于一种被称为“魔法”的量子特性。
- “魔法”描述了在普通计算机上模拟量子态的难度。
- 根据一份新闻稿,研究人员的工作“提供了第一个直接的魔法的量子特性和黑洞的混沌本质之间的联系"
越来越深入地挖掘我们认为最基本、最基本的想法,是科学家——尤其是物理学家——最擅长的事情之一。四处探索,看看是否有什么东西构成了基本物质,这导致了从夸克到希格斯玻色子的一切发现。一次又一次,每当我们认为我们已经到达了基础,还有另一个层次要走。
为了试图揭示另一个层次——这一次是关于什么支撑着宇宙——来自日本理化学研究所的一组科学家一直在挖掘时空。你可能会听到人们提到“时空的结构”,它是许多物理理论的基础层。它实际上是空间和时间的概念,但相互联系。这是你能得到的最基本的。
但也许不是。根据RIKEN团队最近的研究,时空可能部分是一种被称为“魔法”的量子特性的产物。是的。时空可能来自魔法。
一段时间以来,物理学家一直在研究可能产生时空的东西,但在20世纪90年代,理论物理学家胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)提出了一种基于数学的思想实验,从而引起了人们的关注。他想象了一个无限的圆柱形空间区域,其中包含黑洞和时空,量子粒子在其表面运动。根据马尔达西纳的数学,用于描述该区域表面粒子行为的量子理论与用于描述物体和物体内部时空的引力理论是等价的。
复杂吗?绝对的。但在基本层面上,这个想法是为了证明量子理论可以完全描述时空,这意味着时空来自量子世界的某个(或多个)方面。有一段时间,物理学家们一直在考虑这个问题是量子纠缠——量子粒子的一种奇怪的特性,这种特性使它们能够远距离连接在一起。但是,虽然纠缠描述了无限圆柱体上的粒子,但它并不能完全描述里面的黑洞。
具体来说,它还不够混乱。黑洞以一种非常特殊的方式混乱,RIKEN团队想要确保他们能解释这一点。“当你把什么东西扔进黑洞时,关于它的信息会被打乱,无法恢复,”该团队的研究人员之一Kanato Goto在一份新闻稿中说。“这种混乱是混乱的表现。”
所以,团队没有使用纠缠法,而是使用了魔法。在量子世界中,魔力是一种衡量标准,描述了普通的、日常的、非量子计算机完全模拟量子状态的难度。具体来说,他们用数学方法证明了一个混沌系统——比如黑洞——会趋向于它最神奇(难以模拟)的状态。后藤在新闻发布会上说:“这一发现表明,魔法与时空的出现密切相关。”
现在,这项工作是纯数学的。有人提出,黑洞是否真的像我们想象的那样混乱。但是,如果宇宙中有“魔法”的地方,那么令人费解的量子世界、神秘的黑洞和基本时空的交叉点似乎是合适的地方。