虫洞的示意图，它是整个宇宙的假想“捷径”，其两端分别位于时空中的不同点。图片：维基百科
在一项新发表的研究中，麻省理工学院的一位物理学家详细介绍了两个纠缠夸克的产生如何同时引起连接该对的虫洞。理论结果支持这样的观点，即使宇宙凝聚在一起的引力定律可能不是基本的，而是源于量子纠缠。
量子纠缠是量子力学研究中出现的一种更为奇怪的理论之一-如此奇怪，以至于爱因斯坦（Albert Einstein）将其称为“远距离的怪异动作”。
本质上，纠缠涉及两个粒子，每个粒子一次占据多个状态-这种情况称为叠加。例如，两个粒子可以同时顺时针和逆时针旋转。但是在测量一个粒子之前，这两个粒子都不具有确定的状态，从而导致另一个粒子立即呈现对应的状态。即使粒子之间存在相关关系，即使它们位于宇宙的相对两端也是如此。
但是，是什么让粒子在如此宽的距离上即时通信，并且似乎比光速快？今年早些时候，物理学家以“虫洞”或引力隧道的形式提出了一个答案。该小组表明，通过创建两个纠缠的黑洞，然后将它们拉开，它们形成了一个虫洞-本质上是整个宇宙的“捷径”-连接遥远的黑洞。
现在，一名麻省理工学院的物理学家发现，通过弦论的视角来看，两个纠缠的夸克（物质的构造基块）的产生同时引起了一个虫卵连接虫卵的问题。
理论结果支持了一个相对较新的令人兴奋的想法，即使宇宙凝聚在一起的引力定律可能不是根本的，而是源于量子纠缠。
麻省理工学院核科学实验室和理论物理中心的高级博士后朱利安·桑纳（Julian Sonner）将他的研究结果发表在《物理评论快报》上，并与维多利亚大学的克里斯蒂安·延森和安德烈亚斯·卡奇的相关论文一起发表。华盛顿大学。
纠结的网是重力
自一个多世纪以来首次提出量子力学以来，该领域物理学家面临的主要挑战就是用量子力学术语来解释引力。尽管量子力学在微观层面描述相互作用非常有效，但它无法解释引力-相对论的基本概念，这是爱因斯坦提出的一种描述宏观世界的理论。因此，调和量子力学和广义相对论似乎是一个主要障碍。多年以来，物理学家一直试图提出量子引力理论来将这两个领域结合起来。
桑纳说：“我们仍然不了解一些量子引力的难题，而且很长一段时间以来，我们一直在努力解决这些问题。”“我们需要找到正确的途径来理解这些问题。”
量子引力理论将表明，经典引力并不是像爱因斯坦最初提出的那样是一个基本概念，而是源于更基本的，基于量子的现象。在宏观背景下，这意味着宇宙是由比重力更基本的东西塑造的。
这就是量子纠缠可能发挥作用的地方。纠缠的概念（量子力学中最基本的概念）似乎与广义相对论直接冲突：根据爱因斯坦的说法，两个纠缠的粒子在远距离“通信”时，必须以比光速更快的速度进行通信，这违反了物理定律。因此，使用纠缠概念来建立时空可能是令人惊讶的，这可能是调和量子力学定律和广义相对论的重要一步。
挖掘到第五维度
7月，高级研究所的物理学家Juan Maldacena和斯坦福大学的Leonard Susskind提出了两个纠缠的黑洞形式的理论解决方案。当黑洞纠缠然后分开时，理论家发现出现的是虫洞-穿越时空的隧道，被认为是通过重力将它们固定在一起的。这个想法似乎表明，在虫洞的情况下，重力是由更基本的纠缠黑洞现象引起的。
在紧跟詹森（Jensen）和卡奇（Karch）的工作之后，桑纳（Sonner）试图在夸克（物质的亚原子构造块）层面上解决这个想法。为了观察两个纠缠的夸克中出现了什么，他首先使用了Schwinger效应产生了夸克，该理论是量子理论中的一个概念，使人们能够从无中产生粒子。更准确地说，这种效应也称为“成对”，它允许两个粒子从真空中冒出来，或者是瞬态粒子的汤。正如Sonner所说，在电场作用下，人们可以“捕捉一对粒子”，然后消失回到真空中。一旦被提取，这些颗粒被认为是纠缠的。
桑纳将纠缠的夸克映射到一个二维空间上，该空间被认为是时空的一种表示。相反，根据爱因斯坦定律，重力被认为存在于下一维，因为它起到“弯曲”和塑造时空的作用，因此存在于第五维。
为了了解第四维的纠缠夸克在第五维中可能出现什么几何形状，Sonner采用了全息对偶性，这是弦论中的一个概念。全息图是二维对象，但它包含表示三维视图所需的所有信息。本质上，全息对偶性是从下一个最低维度中得出更复杂维度的一种方法。
Sonner利用全息对偶性推导了纠缠的夸克，发现出现的虫洞将两者连接在一起，这意味着夸克的产生同时产生了虫洞。从根本上说，结果表明引力实际上可能是由纠缠产生的。此外，经典引力描述的宇宙的几何形状或弯曲可能是纠缠的结果，例如通过挖洞虫洞串在一起的成对粒子之间的纠缠。
Sonner说：“这是我们迄今为止最基本的表示法，其中纠缠会产生某种几何形状。”“如果某些纠缠消失，会发生什么？几何会发生什么？有很多路可以走，从这个意义上讲，这项工作可以证明是非常有帮助的。”
出版物：朱利安·索纳（Julian Sonner），“全息史威格效应和纠缠几何”，物理。莱特牧师111，211603，2013; DOI：10.1103 / PhysRevLett.111.211603
研究报告的PDF副本：ER = EPR猜想和施温格效应
图像：维基百科
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