时空本源是量子纠缠( 三 )


规律完美地对应于外部(二维的 “边界”)的物理规律 。AdS/CFT 或许能让物理学 家找到一个与量子引力等价的理 论 , 在完全不考虑引力的情况下 ,以更简单的方式完成相同的目 标 , 描述相同的物理规律 。 巴拉 苏布拉马尼亚恩说: “引力理论很 难用量子化的方法描述 , 然而不 包含引力的理论却可以很容易做 到 。 ”但是 , 可能有人会问 , 不包含 引力的理论怎么能成为所谓的量 子引力理论呢?也许 , 我们眼中 的引力和时空 , 只是另外一种看 待纠缠的最终产物的方式 。 换句 话说 , 在某种程度上 , 是纠缠把三 维体内的信息编码成了比特 , 并 储存在二维边界上 。在过去的 20 年里 , 科学家 发 现 AdS/CFT 对 偶 是 奏 效 的——二维的理论的确可以描 述三维的情形 , 这种机制被称为 对偶——但是他们还没有完全 理解为什么会这样 。 斯温格尔 说:“(IfQ)有 个 值 得 期 盼 的 成 果 , 就是一个能够解释对偶机制 的理论 。 我想 , 通过这样的合 作 , 我们必然可以完成这个目 标 , 或者至少(我们可以)在这个
【时空本源是量子纠缠】方向上取得重大进展 。 ” 量子信息理论或许能够有 所帮助 , 因为该领域中一个叫作 量 子 纠 错 码 的 概 念 也 能 够 在 AdS/CFT 对偶中发挥作用 。 因 为比特之间的纠缠会受到干扰 ,所以研究量子计算的科学家设 计了这些纠错码以防止信息丢 失 。 量子计算机并不是用单个 比特编码信息的 , 它利用的是多 个比特的高度纠缠态 。 这样一 来 , 单个比特的错误将不会影响 一条信息的准确度 。 但奇怪的 是 , 量子纠错的数学规律同样出 现在了 AdS/CFT 对偶里 。 科学 家将多个比特纠缠在一起设计 成纠错网络的方法 , 看起来也能 用来把黑洞内部的信息通过纠 缠编码到黑洞的边界上 。 希伯 来大学的量子计算科学家 , IfQ 首席研究员多里特·阿哈罗诺夫 说:“你在黑洞内部可以找到量 子纠错码 , 这是一件非常有趣的 事情 。 ” 即使物理学家成功理解了 AdS/CFT 的工作原理 , 从而设 计出一个可以替代量子引力理 论的低维理论 , 他们仍然没有 获得成功 。 这个对应本身只对 宇宙的“玩具模型”有效 , 而这 一模型是对我们所处真实宇宙 的简化 。 特别是 , 适用于我们
真实宇宙的各种引力法则 , 并 不适用于上述对应原理中的简 化世界 。 “我们的宇宙一直在膨 胀 , AdS/CFT 中虽然有某种形 式的引力 , 但它不是能正确描 述膨胀宇宙的引力理论 , ”斯温 格尔说 , “它描述的是一种像瓶 子一样的宇宙——如果你发射 一道光线 , 它会打到空间的墙 面上再反射回来 , 这在我们所 生活的膨胀宇宙里是不可能发 生的 。 ”这个模型给物理学家提 供了一个有用的理论场地 , 去 测试他们的想法 , 在简单的图 像里 , 攻克量子引力会变得相 对简单一些 。
一些质疑者说 , 如果 IfQ 建 立在不真实的基础上 , 它能得到 什么有意义的结果呢?“这无疑 是一个非常有力的批评 , ”恩格 尔哈特说 , “为什么我们把注意 力放在这个玩具模型上?这一 方面是因为玩具模型本身是正 确的 , 另一方面我们认为 , 玩具 模型事实上可以代表我们的宇 宙 。 我很确定的是 , 如果我们能 完全理解玩具模型 , 我们就能理 解真实的宇宙 。 ”IfQ的研究者相 信 , 从一个比较容易着手的简单 图像开始 , 通过添加必需的复杂 因素 , 最终能把上述理论应用到 真实的世界中 。
又一次革命
尽管有质疑声 , 但不管是这 个项目组内 , 还是与项目无关的 科 学 家 都 认 为 IfQ 值 得 尝 试。它已经开辟了新的研究领域 。加利福尼亚大学伯克利分校的 物理学家拉斐尔·布索说:“我长 久以来就觉得量子信息和量子 引力之间的联系极为重要 。 ”布 索虽然不是 IfQ 项目组成员 , 但 和项目组的一些成员有合作 。“这种联系在近些年不断加深 ,我很高兴看到如此多的杰出物 理学家在一起工作 , 共同面对其 中的问题 。 这最终会带我们走 到哪里 , 让我们拭目以待吧 。 ”同

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