有了数学工具, 那么下一步就是处理量子引力问题 。 解决的办法与全息原理有关 。
一张2维的全息照片包含所有3维物体的信息 。 同样, 一些物理学家认为, 整个宇宙可能就是一张全息图, 描述整个3维宇宙的信息, 可以编码到一个2维表面上 。 可以这么理解:想象一个2维的电脑芯片, 它包含的代码, 可以模拟出一个完整的3维虚拟世界 。 我们就可能生活在一个3维虚拟世界之中, 也就是说我们所体验到的3维可能是一种幻觉 。
1997年, 阿根廷物理学家胡安·马尔达西那发现, 3维马鞍形状的宇宙模型里的一切性质, 与一个2维平滑时空下的无引力的宇宙模型里的性质是完全一样的 。 这种联系被物理学家称为“对偶性” 。 这种对偶性如同一部翻译机, 可以把一个很难读懂的外文, 准确地翻译为大家都能读懂的语言 。 这样, 3维马鞍形状时空中的物理问题, 就可以转化为2维平滑时空下的物理问题, 而且不需要处理引力 。 所以, 物理学家可以利用这种对偶性绕开引力相关的计算 。
【时空是怎么产生的?】时空的产生和破碎
问题都解决了, 那么我们就来看看量子纠缠是如何把时空编织起来的 。
研究这个问题, 其中的一个关键假设则是局域性原理 。 局域性原理指的是, 一个粒子只与一个离它最近的粒子发生纠缠关系 。 形成纠缠关系后, 这对纠缠粒子就是一个网络中的节点 。 节点再通过量子纠缠与其他的节点联系起来, 这样就组成了网络 。
由量子纠缠所组成的网络有很多种, 其中最为简单又很实用的网络, 叫做MERA(“多尺度纠缠重正化拟设”的缩写) 。 我们具体来说一下 。
想象在一个1维的直线上, 存在着8个独立的电子, 分别称为A、B、C、D、E、F、G和H 。 然后让每一个电子与离它最近的电子构成纠缠关系:A与B纠缠, C与D纠缠, E与F纠缠, G与H纠缠;然后再使得AB与CD纠缠, EF与GH纠缠;最后, ABCD与EFGH纠缠 。 物理学家发现, 随着越来越多的量子纠缠的出现, 时空的3维结构就会逐渐浮现出来 。
那么把纠缠逐渐拆开会怎样?物理学家发现, 把时空分为两部分, 并移除它们之间的纠缠关系, 时空本身就会分裂为两部分, 就像不断拉扯一块面团, 中间部位就会发生撕裂, 最终面团会分裂为两部分 。 如果继续清除掉时空中各种量子纠缠, 那么时空就会变成微小的碎片, 彼此之间不再有任何联系 。 所以说, 如果去掉量子纠缠, 那么时空就会破碎开来 。
现在, 物理学家正在把研究对象从静态的时空, 转到动态的时空, 来研究时空如何随着时间发生改变 。 到目前为止, 物理学家已经成功地推演出了描述引力的爱因斯坦场方程, 以及广义相对论的假设之一——等效原理 。 等效原理, 可以说是在相同的引力场中的不同物体受到的引力加速度都是相同的 。 这说明等效原理这种假设其实是来自于量子纠缠 。
到目前为止, 物理学家还只能在马鞍形状的时空中来研究时空构成问题 。 然而, 我们所生活的宇宙并不是马鞍形状的时空, 而是接近平坦的不断膨胀的时空 。 物理学家希望今后能找到一种新的办法, 绕过繁琐的数学, 来研究我们所在的宇宙 。
以上内容就是时空是怎么产生的?的内容啦, 希望对你有所帮助哦!
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