寻找相对论和量子力学之间的桥梁被认为是物理学的圣杯之一

寻找相对论和量子力学之间的桥梁被认为是物理学的圣杯之一。 相对论很好地描述了宏观世界，量子力学很好地描述了威观世界，但它们似乎无法很好地整合。 但在这两个层面上都表现良好的一种现象是引力，因此科学的众点就是试图将这两种理论联系起来。 但量子力学的其他领域可能会指出不同的成功之路。 新的发现表明，量子与相对论的联系正在得出令人惊讶的结论，这些结论可能会动摇我们对现实的核心理解。

量子比特

一些研究表明，量子位（携带量子信息的威小粒子）可能会由于粒子之间的怪异行为而纠缠在一起，从而产生时空。 这些信息仍然不确定，但由于量子位之间的相互作用，其中大部分只是存在于时空中。 该理论来自 Shinsei Ryu（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）和 Tadashi Takayunagi（京都大学）2006 年发表的论文，其中科学家指出，时空几何形状与科学家在时空的纠缠路径之间存在关系。宏观层面的相似性。 或许，这或许不仅仅是巧合。

黑洞

胡安·马尔达西纳（Juan Maldacina）和伦纳德·苏斯坎（Leonard Suzcan）是黑洞领域的两位巨头，他们于 2013 年决定在此基础上再接再厉，并将他们的工作扩展到黑洞。 从之前的发现可知，如果两个黑洞纠缠在一起，它们之间就会形成虫洞。 我们现在可以用量子力学传统的“经典”方式来描述这种纠缠：只有一个特征是纠缠的。 一旦知道一对的状态，另一对就会根据剩余的量子态进入相应的状态。 这种情况发生得相当快，爱因斯坦称之为“幽灵行为”。 胡安和莱昂纳特表明，通过纠缠，量子特性可以导致宏观后果。

量子引力

这一切都有望成为量子引力，许多科学家的圣杯。 但在寻找它的过程中，仍有很多基础工作要做。

图注：多维空间全息图的全息原理可能会有所帮助。 它用于描述一维空间到另一个低维空间的投影，并且可以在低维空间中传达相同的信息。 迄今为止这一原理的**用途之一是反德西特（Anti-de Sitter）和AdS/CFT对偶理论，该理论展示了黑洞表面如何在黑洞上传递黑洞的所有信息，从而使得两个-三维空间包含三维信息。

你看，如果我们使用纠缠将三维信息投射到二维表面上会怎样？ 这将形成时空，并解释引力如何通过量子态的奇怪行为起作用，所有量子态都投射到不同的表面上！ 使用 Ryu 开发并由 VanRaamsdonk 領导的技术的模拟器表明，当纠缠为零时，时空本身会拉伸直至分裂。 是的，这是一个难以接受的过程，而且看起来像是一堆废话，但影响是巨大的。

话虽如此，但仍然存在一些问题。 为什么会这样呢？ 量子信息理论研究量子信息如何发送以及有多大，可能是AdS/CFT双重通信的关键部分。 通过描述量子信息如何传递、纠缠，以及它与时空几何的关系，应该可以充分解释时空，从而解释引力。

当前的趋势是分析量子理论的纠错部分，表明量子系统中包含的可能信息小于两个纠缠粒子之间的信息。 有趣的是，我们发现减少错误代码的许多数学原理与 AdS/CFT 对应关系类似，特别是在检查多个位的纠缠时。 这能玩黑洞吗？ 它们的表面可以做所有这些事情吗？ 这很难说，因为 AdS/CFT 是一个非常简化的宇宙视图。 我们需要更多的工作来确定究竟发生了什么。

量子宇宙学

传说：宇宙蕞初是一个具有无限密度和温度的奇点。 宇宙学有一个大问题，根据罗杰·彭罗斯和斯蒂芬·霍金所做的工作，相对论意味着奇点一定发生在宇宙的过去。 然而，在这样的位置，场方程崩溃了，但之后工作得很好。 那是怎么发生的？ 我们需要弄清楚物理原理在那里做什么，因为它在任何地方都应该是相同的。 我们需要研究非奇异度量（即时空路径）的路径积分，以及它们与黑洞的欧几里得度量的比较。

但我们还需要仔细审查之前的一些基本假设。 那么，科学家想要研究哪些边界条件呢？ 好吧，我们得到了“渐近欧几里得度量”（AEM），它是紧凑的，“**”的。 这些 AEM 非常适合粒子碰撞等散射情况。 粒子所走的路径很容易让人想起双曲线，双曲线的入口和存在都是它们所走路径的渐近线。 通过采用 AEM 无限区域中可能出现的所有可能路径的综合路径，我们还可以找到我们的未来，因为量子通量随着我们区域的增长而变小。

事实证明，如果将这些指标连接起来，它们可能会形成虫洞，将不同的区域连接到时空中，在一个巨大的扭曲中，粒子之间的纠缠驱动着疯狂的连接，而这些断开的区域不会影响我们的散射计算（因为它们没有连接到我们在碰撞之前或之后可能到达的任何无限点），它们仍然可以以其他方式影响我们的有限区域。

当我们查看断开连接和连接 AEM 背后的指标时，我们发现在幂级数分析中前者大于后者。 因此，所有 AEM 的 PI 与没有边界条件的断开 AEM 的 PI 大致相同。