狂野的新论文称“量子引力”可能来自一个全息宇宙

在他生命的最后几十年里，阿尔伯特·爱因斯坦希望将他对引力的描述与现有的电磁学模型结合在一个单一的主理论下。

这个问题至今仍困扰着理论物理学家。我们最好的两个现实模型——爱因斯坦的广义相对论和量子力学定律——就像油和水一样不相溶。

无论这两者的结合是什么样子，它几乎肯定会揭示宇宙的基础，这与我们所能想象到的任何东西都不一样。

一项新发表的数学发现描述了引力在所谓的“全息”宇宙模型中的出现;它是由瑞典查尔默斯理工大学和美国麻省理工学院的一个研究团队发现的。

这听起来可能很奇怪，但这是我们在探索空间、时间和物质如何从更深层次的定律中产生的完整理解的最佳起点。

查尔默斯大学的数学家Daniel Persson说:“当我们寻求物理问题的答案时，我们经常也会在数学上有新的发现。”

“这种相互作用在量子引力的研究中尤为突出——在量子引力的研究中，进行实验是极其困难的。”

尽管量子物理学和广义相对论具有离散的能力，能够以不可思议的精度预测从电子跳跃到黑洞碰撞的一切行为，但它们却产生于两种截然不同的思想体系。

量子宇宙是块状的，但在近距离观看时是模糊的，就像当你把脸贴在屏幕上时，像素会模糊成一团混乱的颜色。

广义相对论依赖于空间和时间的无缝连续统一体，即使从最小的尺度上看，这种连续统一体也会对质量做出明确的响应。

我们还可以用其他的比喻来描述宇宙是如何运作的，每一个比喻都有自己的数学框架，每一个都比前一个稍微晦涩一些。

有些涉及在令人费解的几何图形中添加看不见的维度。这里研究人员使用的全息原理是一个奇怪的例子，它涉及到拿走维度。

你可以把它像这样:所有信息告诉粒子推和拉在一起是如何编码相比,更像是一种平面三维空间,我们认为我们生活在不同的深度如何出现当你看一个平面,全息标签。

有一个很好的理由这样看待物理学。量子版本的重力嵌入在4D时空很快变得极其复杂和不可操作。

如果我们的时空向后弯曲足够远，形成一种圆柱体，它必然会有一个“平坦”的边界。碰巧的是，那些笨拙的量子引力理论在这个边界上会有相应的理论，这些理论要简单得多。

这篇新论文有效地混合了控制粒子及其波的不同模型，以及它们在全息环境中如何在场中转换，从而得出了引力作为这些相互作用的自然结果的数学等效。

“我们面临的挑战是如何描述重力是如何作为一种‘涌现’现象出现的。正如日常现象——比如液体的流动——产生于单个液滴的无序运动，我们想要描述引力如何在微观水平上从量子力学系统中产生，”查尔默斯大学的数学家罗伯特·伯曼说。

作为额外的奖励，这项新研究还可以为解释其他大型现象指明方向，比如我们目前所说的暗能量——宇宙膨胀的燃料。

尽管数学可能是优雅的，但理论家们可以奢侈地用告诫和假设填充他们的工作，以便发现有趣的新模式。例如，我们的宇宙是否有足够的弯曲回自身，从而有全息原理所必需的那种边界，这本身就是一个悬而未决的问题，只有少数宇宙学家确信这一点。

然而，当你试图解决一个甚至爱因斯坦都无法解决的问题时，从难以想象的开始并不是一个坏的开始。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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