(资料图)
被称为“魔术”的量子特性可能是解释空间和时间如何出现的关键，三位RIKEN物理学家的一项新数学分析表明。该研究发表在《物理评论D》杂志上。
很难想象有什么比支撑宇宙的时空结构更基本的东西，但理论物理学家一直在质疑这一假设。“物理学家长期以来一直着迷于空间和时间不是基本的东西，而是来自更深层次的东西的可能性，”RIKEN跨学科理论和数学科学(iTHEMS)的Kanato Goto说。
这一概念在1990年代得到了推动，当时理论物理学家胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)将控制时空的引力理论与涉及量子粒子的理论联系起来。特别是，他想象了一个假设的空间——可以想象它被封闭在一个无限汤罐或“体积”的东西中——容纳着像黑洞这样的物体，这些物体被引力作用。Maldacena还想象粒子在罐子表面移动，由量子力学控制。他意识到，在数学上，用于描述边界上粒子的量子理论等同于描述黑洞和时空的引力理论。
“这种关系表明时空本身并不从根本上存在，而是从某种量子性质中产生的，”Goto说。“物理学家正试图理解关键的量子特性。
最初的想法是，量子纠缠——无论粒子相距多远，都将粒子连接起来——是最重要的因素：边界上的纠缠粒子越多，块内的时空就越平滑。
“但仅仅考虑边界上的纠缠程度并不能解释黑洞的所有特性，例如，它们的内部如何生长，”Goto说。
因此，Goto和iTHEMS的同事Tomoki Nosaka和Masahiro Nozaki寻找另一个可以应用于边界系统的量子量，也可以映射到主体上以更全面地描述黑洞。他们特别指出，黑洞具有需要描述的混沌特征。
“当你把东西扔进黑洞时，关于它的信息会被打乱，无法恢复，”Goto说。“这种争抢是混乱的表现。”
该团队遇到了“魔术”，这是一种数学衡量标准，用于衡量使用普通经典(非量子)计算机模拟量子态的难度。他们的计算表明，在一个混沌系统中，几乎任何状态都会演变成一个“最神奇”的状态——最难模拟的状态。
这提供了魔法的量子特性与黑洞的混沌性质之间的第一个直接联系。“这一发现表明，魔法与时空的出现密切相关，”后藤说。
关键词：
