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宇宙只是一个二维表面的全息投影?  

2015-04-30 16:07:50|  分类: 宇宙星空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   我们生活在一个巨大的全息图里,我们所看到的周围的一切只是二维表面的一个投影。这是1997年物理学家胡安?马尔达西那(Juan Maldacena)提出的怪异理论,它用方程式证明了这个全息图的存在,后者部分解释了宇宙。现在奥地利的研究人员首次展示了这种奇怪的全息原理其实可以被用于我们宇宙更实际的模型。


我们生活在一个巨大的全息图里,我们所看到的周围的一切只是二维表面的一个投影


  全息原理表明,和你的信用卡所使用的安全芯片一样,其实存在一个你无法看到的二维表面。这个表面包含描述三维物体,在这个例子里指得是我们的宇宙,所需要的所有信息。

  本质上来说,这一原理认为包含描述3D物体,例如你读这篇文章所使用的设备,数据可能隐藏在这个变平、“真实”版本的宇宙的一个区域里。马尔达西得出这一结论是基于他发现了对宇宙的数学描述需要的维度其实比看起来的更少。

  但在此之前,这一原理只在某个所谓的“弯曲的反德西特空间”——也就是具有负曲率的外来空间里被研究过。科学家们在描述三维背景里的引力同时预测两维空间维度里的量子粒子时发现了这些空间。

  反德西特空间是负向弯曲的,在这个空间里任何以直线投掷的物体最终将返回。问题就在于它们与我们宇宙里的空间是不同的。我们的宇宙大体上是扁平的,从天文学距离上看,它具有正曲率。维也纳技术大学的科学家们进行的最新研究表明这一全息原理也适用于扁平的时空。


我们的宇宙大体上是扁平的


 “胡安?马尔达西那提出了一个这样的观点,也即弯曲的反德西特空间里的引力理论与具有更少维度空间里的量子场理论相互对应,” 维也纳技术大学的丹尼尔?格鲁米勒(Daniel Grumiller)这样说道。

  为了测试这一理论,科学家们花费了三年的时间创造了无需外来空间、生活在一个扁平空间的引力方程式。“如果扁平空间的量子引力允许了标准量子理论的全息描述,那么它一定有物理量,后者可以通过这两种理论计算出来,且结果也一定保持一致。” 格鲁米勒说道。

  它们表示量子力学的一个重要特性量子纠缠似乎出现在我们宇宙更实际的模型里。当量子粒子相互纠缠时,它们无法被单独描述。它们会形成一个单一的量子物体,即使它们相距甚远。在量子系统里,可以用所谓的“纠缠熵”来测量这种纠缠程度。

  研究小组展示了这种纠缠在扁平的量子引力模型里和在低纬度的量子场理论里的值是相同的。“这一计算证实了我们的假设,也即全息原理也可以在扁平空间里实现,” 维也纳技术大学的马克斯?瑞格乐(Max Riegler)这样说道。“这是我们宇宙里这种相关性的有效性的证据。”

  “事实上,我们能够在引力理论里谈论量子信息和纠缠熵这一事实本身已经非常令人震惊,在几年前这几乎是无法想象的。” 格鲁米勒补充说道。“现在我们能够将之作为一种工具来测试全息原理的有效性,且这一测试有效,这真是令人不可思议。”


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