2019-09-24 由 趣味說 發表于科學

這聽起來像是一個結論，但它更像是一個充滿希望的開始。我們的推導中加入了許多假設，這些假設在本質上是否成立還有待觀察。最重要的是，我們從糾纏中推導出的愛因斯坦方程只有在引力較弱且時空幾乎平坦的情況下才有效。一旦引力變得強大，時空是彎曲的，就像在大爆炸或黑洞附近一樣，從根本上來說，新的現象就變得重要起來。其中最引人注目的是「全息原理」，即描述黑洞的自由度可以被認為是生活在它的邊緣，即事件視界，而不是內部。1997年普林斯頓高級研究所的胡安·馬爾達塞納(Juan Maldacena)使用全息原理展示了兩種截然不同的理論之間的等價性：四維時空中沒有引力的量子場論，以及五維空間中具有負真空能量的量子引力。 加拿大卑詩省大學的馬克·范·拉姆斯東克（Mark van Raamsdonk）和其他人的後續工作表明，這種對應的量子引力一側的時空幾何與場論一側的量子糾纏直接相關。當我們減少場論中的糾纏時，量子引力方面的時空就會變得分離。 加州史丹福大學的馬爾達塞納和倫納德·蘇斯金德（Leonard Susskind）將這種聯繫發揮到了極致，他們提出了一個大膽的想法，他們稱之為「ER=EPR」。ER代表阿爾伯特·愛因斯坦和內森·羅森，他們在1935年寫了一篇論文，提出蟲洞的存在，或者說是穿越時空的捷徑。同時，EPR代表愛因斯坦，鮑里斯·波多爾斯基和羅森，他們合作撰寫了另一篇論文，強調糾纏在量子理論中的作用。因此，ER=EPR猜想假設，無論何時有兩個糾纏的粒子，都會有一個微小的蟲洞將它們連接起來。 別太從字面上理解。據說連接成對粒子的蟲洞在顯微鏡上看都很小，任何東西都不可能通過。只有當大量的糾纏參與進來時，我們才開始看到空間結構中的宏觀扭曲。

此外，我們的宇宙具有正的真空能量，而不是負的真空能量，因此馬爾達塞納的負真空能量思想實驗中揭示的等價性的含義不會直接轉化為現實世界中處理量子引力的可行策略。然而，它們確實是另一個強烈的暗示，即量子糾纏是這一切的核心。 「只有在大量糾纏的情況下，我們才能看到太空結構中的大規模扭曲」 目前，所有這些想法都介於有希望的猜測和樂觀的夢想之間。我們不知道思考這些假設的基本自由度的最佳方式，它們糾纏在一起形成時空，我們也不知道它們是如何以任何詳細的方式相互作用的。我們還不能推導出生活在時空中遵循相對論規則的量子場的出現。我們當然還不能回答重要的問題，比如為什麼空間的能量這么小。 即便如此，想像時空從量子糾纏中湧現出來，對於思考現實的基本本質是一種很有希望的方式。也許從廣義相對論開始並試圖量化它是一個錯誤；也許時空一直潛伏在量子力學中。

糾纏時間

在尋找我們稱之為時空的現實背景背後是什麼的過程中，我們已經開始理解空間部分是如何從量子糾纏中浮現出來的。時間是另一回事。但有一種方法可以從同樣的現象中衍生出第四維。 早在1983年，現供職於加拿大亞伯塔大學的唐·佩奇（Don Page）和麻薩諸塞州威廉士學院的威廉·伍特斯（William Wootters）就提出了這一建議。在量子力學中，如果一個系統可以處於各種不同的狀態，我們可以任何組合將這些狀態加在一起，以創建新的狀態，即原始狀態的疊加。例如，電子可以順時針或逆時針旋轉，但它也可以是兩者的疊加。 考慮到這一點，考慮一個由兩個子系統組成的量子系統：一個是時鐘，另一個是其他一切。讓系統作為一個整體隨著時間的推移而發展，這樣時鐘在每個時刻的讀數都不同。現在取一系列這樣的時刻，比方說每秒一個，並在所有時刻將所有特定的量子態加在一起。 這將提供一個新的超級狀態，即單個狀態與特定時鐘讀數和其他所有內容的特定配置的疊加。它不會隨著時間而進化。但因為這是一個量子系統，時鐘與世界的其他部分糾纏在一起。如果我們測量時鐘，看看它讀到了什麼，系統的其餘部分將立即進入原始系統在相應時間擁有的任何量子態。 通過這種方式，即使在不變的量子狀態下，時間也會出現。關鍵是糾纏，我們所需要的只是一個時鐘子系統，以正確的方式與宇宙的其他部分糾纏在一起。時間就是你的時鐘讀數。