Balázs Richárd
Hogyan épül fel a téridő a kvantum-összefonódásból?
Egy új tanulmány jelentős lépést tett az általános relativitás és a kvantummechanika egységesítése felé a téridő kvantum-összefonódásból történő kialakulásának magyarázatával.
A fizikusok és matematikusok együttműködéséből született tanulmány lehet az első lépés a rég áhított "minden elmélete" felé, ami egyesítené az általános relativitást és a kvantummechanikát. A munka az elméleti tudósok által az egységesítés szempontjából legígéretesebbnek tartott holografikus-elvre összpontosul. Az elv szerint háromdimenziós térben a gravitáció leírható egy, a teret körülvevő kétdimenziós felület kvantummechanikájával, vagyis a tér három dimenziója kiemelkedhet a felszín két dimenziójából. A folyamat pontos működési elve azonban nehezen értelmezhető volt.
Az új tanulmány szerzői, Hirosi Ooguri, a Tokiói Egyetem, valamint Matilde Marcolli, a Caltech matematikusa azt igyekeznek bizonyítani, hogy a kvantum-összefonódás a megoldás kulcsa. A kvantum-összefonódás az a jelenség a kvantummechanikában, amikor két objektum kvantumállapota között összefüggés van olyan értelemben, hogy a teljes rendszer kvantumállapotát nem lehet a részrendszerek kvantumállapotának megadásával leírni. Egy kvantumelmélet alkalmazásával, ami nem foglalja magába a gravitációt, bemutatták, hogyan számítható ki a gravitációs kölcsönhatások három dimenzióban forrásául szolgáló energiasűrűség a felszín kvantum-összefonódási adataiból. Ez hasonló az emberi test belső állapotának kétdimenziós röntgenfelvételekkel történő diagnosztizálásához.
Mindez lehetővé tette számukra a kvantum-összefonódás egyetemes tulajdonságainak értelmezését az energiasűrűség feltételeiként, amit bármelyik konzisztens gravitációs kvantumelmélet kielégíthet, anélkül, hogy ténylegesen magába foglalja a gravitációt. Ooguri és Marcolli munkája bebizonyítja, hogy ez a kvantum-összefonódás hozza létre a gravitációs elmélet extra dimenzióit. "Tudtuk, hogy a kvantum-összefonódásnak köze van az általános relativitás és a kvantummechanika egyesítéséhez, mint a fekete lyuk információs paradoxon és a tűzfal paradoxon" - magyarázta Ooguri. "Tanulmányunk új fényben tünteti fel a kvantum-összefonódás és a téridő mikroszkopikus szerkezete közötti összefüggést, pontos számításokkal támasztva alá. A kvantumgravitáció és -információ közötti interfész egyre fontosabbá válik mindkét terület számára. Magam az információs tudósokkal együttműködve folytatom tovább a kutatás e vonalát"
A fizikusok és matematikusok együttműködéséből született tanulmány lehet az első lépés a rég áhított "minden elmélete" felé, ami egyesítené az általános relativitást és a kvantummechanikát. A munka az elméleti tudósok által az egységesítés szempontjából legígéretesebbnek tartott holografikus-elvre összpontosul. Az elv szerint háromdimenziós térben a gravitáció leírható egy, a teret körülvevő kétdimenziós felület kvantummechanikájával, vagyis a tér három dimenziója kiemelkedhet a felszín két dimenziójából. A folyamat pontos működési elve azonban nehezen értelmezhető volt.
Az új tanulmány szerzői, Hirosi Ooguri, a Tokiói Egyetem, valamint Matilde Marcolli, a Caltech matematikusa azt igyekeznek bizonyítani, hogy a kvantum-összefonódás a megoldás kulcsa. A kvantum-összefonódás az a jelenség a kvantummechanikában, amikor két objektum kvantumállapota között összefüggés van olyan értelemben, hogy a teljes rendszer kvantumállapotát nem lehet a részrendszerek kvantumállapotának megadásával leírni. Egy kvantumelmélet alkalmazásával, ami nem foglalja magába a gravitációt, bemutatták, hogyan számítható ki a gravitációs kölcsönhatások három dimenzióban forrásául szolgáló energiasűrűség a felszín kvantum-összefonódási adataiból. Ez hasonló az emberi test belső állapotának kétdimenziós röntgenfelvételekkel történő diagnosztizálásához.
Mindez lehetővé tette számukra a kvantum-összefonódás egyetemes tulajdonságainak értelmezését az energiasűrűség feltételeiként, amit bármelyik konzisztens gravitációs kvantumelmélet kielégíthet, anélkül, hogy ténylegesen magába foglalja a gravitációt. Ooguri és Marcolli munkája bebizonyítja, hogy ez a kvantum-összefonódás hozza létre a gravitációs elmélet extra dimenzióit. "Tudtuk, hogy a kvantum-összefonódásnak köze van az általános relativitás és a kvantummechanika egyesítéséhez, mint a fekete lyuk információs paradoxon és a tűzfal paradoxon" - magyarázta Ooguri. "Tanulmányunk új fényben tünteti fel a kvantum-összefonódás és a téridő mikroszkopikus szerkezete közötti összefüggést, pontos számításokkal támasztva alá. A kvantumgravitáció és -információ közötti interfész egyre fontosabbá válik mindkét terület számára. Magam az információs tudósokkal együttműködve folytatom tovább a kutatás e vonalát"
