科学|万物理论竞赛,最终花落谁家?( 五 )


可是 , 熵引力最有趣的竞争对手之一是量子理论的概率幅多面体 (amplituhedron) 形式 。 这是在2013年由普林斯顿高等研究所的尼玛·阿卡尼-哈米德 (Nima Arkani Hamed) 和加州大学戴维斯分校的雅罗斯拉夫·特恩卡 (Jaroslav Trnka) 提出的 。 他们发现了一类被称为概率幅多面体的几何结构 , 每一种结构都编码了可能的量子相互作用的细节 。 反过来 , 这些是“主”概率幅多面体的面 , 它编码了每一种可能的物理过程 。 因此 , 用概率幅多面体来重新表述所有的量子理论成为可能 。
大多数关于万物理论的尝试都试图将引力融入量子理论 , 爱因斯坦通过几何学描述引力 , 但量子理论并不以同样方式依赖于几何 。 概率幅多面体方法正好相反 , 它主张量子理论实际上深植于几何 。 更妙的是 , 概率幅多面体并不是建立在时空的概念上 , 甚至也不是统计力学的基础上 。 相反 , 这些观念是自然而然地从中涌现出来的 。 因此 , 尽管概率幅多面体方法尚未提供完整的量子引力理论 , 但它开辟了一条可能通向量子引力的有趣道路 。
空间、时间甚至因果关系都是涌现出来的 , 而非宇宙基本属性 , 这是一种激进的思想 , 但恰是关键 。 20世纪的物理学革命——广义相对论和量子力学——之所以被视为意义深远 , 正是因为它们颠覆了常识 。 接受相对论意味着放弃时间和空间的普遍概念 , 认真对待量子力学意味着适应纠缠和叠加等观念 。 拥抱熵引力或其替代者将需要类似想象力的飞跃 。
然而 , 没有数据 , 任何理论都一文不值 。 毕竟 , 这就是超对称性的困境所在 。 鲁比诺博士那样的工作指明了道路 , 粒子物理实验室外的一些东西也会受到欢迎 。 而且 , 尽管它们的含义并不明确 , 但在过去几个月里 , 人们确实看到了两个实验导致标准模型出现裂痕 。

科学|万物理论竞赛,最终花落谁家?
(今年)3月23日 , 运行LHC的欧洲核子研究中心(CERN)的一个研究小组报告说 , 电子和它们更重的表亲μ子 (muon) 之间的行为出现了意想不到的差异 。 两种粒子彼此之间除质量不同外 , 没有已知的性质的不同 。 标准模型预言 , 当其他粒子衰变为它们时 , 两者数量应相等 。 但这似乎不是真的 。 LHC的中期结果表明 , 一种称为B介子 (B-meson) 的粒子更可能衰变为电子而非μ子 。 这表明标准模型中缺少一种未知的基本力 。 在其后的4月7日 , 美国最大的粒子物理设施 , 费米国家实验室宣布了自己的μ子实验——μ子g-2的中期结果 。
在量子世界里 , 并没有完美的真空——在时空中的任何地方 , 粒子的泡沫都会不断地产生和湮灭 。 这些是“虚的” (virtual) 而非“真实的”(real)粒子——也就是说 , 它们是直接从量子不确定性中诞生的转瞬即逝的涨落 (fluctuation) 。 虽然它们的寿命很短 , 但在它们存在的刹那 , 仍然可以与更持久的物质相互作用 。 例如 , 它们是霍金预言的黑洞辐射源 。

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