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自弦理論提出25年來，雖已成為“終極理論”中最熱門的候選，但一直無法得到驗證。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月1日報道，英國倫敦帝國學(xué)院的一個科研小組提出了一種數(shù)學(xué)模型，用弦理論來預(yù)測“量子糾纏”系統(tǒng)中量子位的行為，然后通過在實驗室檢驗量子位，以此來驗證弦理論學(xué)說是否正確。研究論文發(fā)表在9月2日的《物理評論快報》上。
弦理論是一種對宇宙萬物的數(shù)學(xué)描述，擴(kuò)展開來就是“終極理論”。科學(xué)家一直在尋找一種能解釋廣義相對論和量子力學(xué)的統(tǒng)一理論。早期是從非常大的宇宙尺度來描述，到了后期則從極端微小的粒子物理尺度來描述。全能理論在描述數(shù)十億個不同星系和每個事物時，都要能互相圓融。研究人員至今還未能驗證弦理論，也沒人提出弦理論可以在實驗室檢驗的預(yù)測。 論文主要作者、英國皇家學(xué)會會員、倫敦帝國學(xué)院理論物理系邁克·杜夫說，把黑洞和量子糾纏這兩種宇宙中最奇怪的現(xiàn)象結(jié)合在一起，為在實驗室里驗證弦理論提供了可能。根據(jù)他曾經(jīng)看到過的一個描述量子糾纏的數(shù)學(xué)公式，結(jié)合自己構(gòu)建的一個描述黑洞的弦理論數(shù)學(xué)模型，就能用弦理論來預(yù)測糾纏量子的行為。 在精確地可控條件下，兩個量子位具有相互糾纏作用，比如兩個光子。如果測量其中一個的狀態(tài)，會立刻影響到另外一個的狀態(tài)，愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距離作用”。這種糾纏可能不僅存在于兩個量子位之間，但要計算出粒子之間是如何相互糾纏的，會隨著牽連的粒子數(shù)量的增加而變得更加復(fù)雜。 杜夫教授說，用數(shù)學(xué)方法描述3個量子位之間的糾纏方式，和用弦理論來描述一類特殊黑洞相似。當(dāng)4個量子位互相糾纏的時候，可以使用描述黑洞的弦理論數(shù)學(xué)來預(yù)測量子糾纏方式。此前尚無對這一問題的答案。盡管還有一些技術(shù)困難，4個糾纏量子位之間的作用方式能在實驗室里被檢測到。 把弦理論用于預(yù)測量子糾纏這種完全不可預(yù)測的東西，這就意味著研究人員終于能根據(jù)實驗室檢驗結(jié)果來驗證弦理論的預(yù)測。 “如果驗證了對量子糾纏的理論預(yù)測是正確的，將揭示出弦理論的作用機(jī)制。”杜夫說，雖然在技術(shù)上，它的應(yīng)用前景無法預(yù)料，或者能用在與物理無關(guān)的領(lǐng)域，但這不僅是為了檢驗弦理論是科學(xué)家一直尋找的“終極理論”，它所揭示的弦理論作用機(jī)制，或許會告訴我們，世上各種離奇的巧合之間，都存在某種深奧隱蔽的聯(lián)系。（常麗君） |
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