2022-02-16 15:23

宇宙是全息图吗?从黑洞内部观察,我们可以得出这样的结论

物理定律要求我们不能透过黑洞的视界看东西;它从根本上是不可理解的。即使是光也无法逃脱。

但在一项新的研究中,密歇根大学的一位物理学家提出了一种技术来做到这一点,他的发现可能有助于解决科学上最具挑战性的问题之一。

这项发表在《PRX量子》杂志上的研究,甚至为宇宙是一个全息图的理论增加了分量。

Tupac performed at Coachella as a hologram in 2012
图片: 是的,Tupac在2012年的科切拉音乐节上表演了全息图。这不是它的意思。

等等,宇宙是一个全息图"text-indent: 2em;"宇宙是一个全息图的想法被误解为理论物理等效于柏拉图的洞穴,一个古老的寓言人类无法真正感知现实,也许部分原因是《黑客帝国》等电影的流行。

但这个理论,正式名称为全息二元性,实际上是一个数学模型来调和科学上最大的难题之一。

“在爱因斯坦的广义相对论中,没有粒子,只有时空。在粒子物理学的标准模型中,没有重力,只有粒子,”密歇根大学的研究科学家恩里科·里纳尔迪解释说。

这篇论文的作者之一Rinaldi博士补充说:“将这两种不同的理论联系起来是物理学中一个长期存在的问题——这是人们自上个世纪以来一直试图做的事情。”

什么是全息二元性“文本缩进:2em;全息对偶性表明,引力理论和粒子理论实际上在数学上是等价的。问题是引力理论需要三维空间,而粒子理论需要三维空间原来有两个。

黑洞是一种很有价值的观测对象nciling这些理论。它们密度太大,会产生三维变形但我们观察它们是因为它们的数学关系与粒子的连接,有效地通过二维投影空间部分。

用来表示粒子理论的一种数学工具被称为量子矩阵模型。解决这些模型将表明,代表粒子理论的数学可以同样代表重力。

但解决这些问题是一个困难的问题。这些模型基本上是代表粒子的数字块。他们的解决办法是找到最好的公司表示系统最低能态的粒子构型。

This Feb. 27, 2018, photo shows a seven cubit quantum device is seen at the IBM Thomas J. Watson Research Center in Yorktown Heights, N.Y. Describing the inner workings of a quantum computer isn’t easy, even for top scholars. That’s because the machines process information at the scale of elementary particles such as electrons and photons, wher<em></em>e different laws of physics apply. (AP Photo/Seth Wenig)
图片: 像IBM这样的量子计算机还不够强大,无法解决大多数矩阵模型

量子计算机

为了找到解决方案,该团队使用了量子电路——相当于摇动一桶沙子来平顶——并通过一种特殊的神经网络来找到具有最低能量的矩阵的波函数。

问题是,如果量子电路过于复杂,大多数现代量子电路都不足以解决这些模型,所以Rinaldi博士和他的团队不得不开发一个非常简单的模型来证明他们的方法是有效的。

随着技术的发展,他们希望研究人员能够解决更复杂的矩阵模型。

“因为这些矩阵是一种特殊类型黑洞的可能表现形式,如果我们知道这些矩阵是如何排列的以及它们的属性是什么,我们就可以知道,例如,一个黑洞内部是什么样子的,”Rinaldi博士补充道。

“黑洞的视界上是什么?”他说。

他补充说,研究结果为量子计算和机器学习算法的未来工作提供了重要的基准,研究人员可以利用全息对偶的思想来探索量子引力。