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说一点从量子态生成时空的基本思想
送交者: entanglegeogeo[御史大夫★★★☆] 于 2018-01-16 22:37 已读 4618 次  
时空为何物,一直是千百年来人类迷惑不解的问题,从牛顿的绝对rigid时空到爱因斯坦的仿射时空和黎曼时空结构,都是对时空特性的描述而没有涉及时空的本质。

时空的结构就是要弄清楚为何我们会有平直的无引力的时空,为何又会有在物质能量分布时的弯曲的时空。空间的结构(距离,面积,体积)是什么决定的,时间又是被什么确定的,为何我们的宇宙膨胀,为何我们有热力学上单向的时间箭头,我们的时间是均匀流逝的么?

量子信息的研究为解决时空本质问题提供了新的思路,简单的说,就是时空是量子态结构生成的,是量子态空间的信息分布模式和量子态的复杂度造成的。

观点一: 时空是靠纠缠建立的,纠缠是构建时空的粘合剂。如果只考虑时空的空间分量,那么纠缠从两方面构建空间的结构,一个是距离,一个是面积。在量子信息生成时空的图像中,距离是靠互信息决定的,就是两个系统之间的距离由二者的互信息描述,互信息越大,距离越短,对于最大纠缠的系统,其距离为0. (这一点是有疑问的,因为虫洞就是最大纠缠产生的,但虫洞不可穿越,所以这里面缺少了一个因素,就是复杂度,复杂度会对距离有影响)。一个子系统的表面积由其纠缠熵确定(RT关系)。这两个约束共同确立了量子态和空间结构的关系。但是这二者必须是兼容的。所以,这个图像对于一般的量子态是不成立的,仅仅对特殊的量子态成立,或者说,我们的时空是一个特殊量子态空间构造的。目前这个特殊的能产生时空结构的量子态空间还没有被描述出来,只能简单的定性说,这应该是一个低复杂度的简单量子态而非高复杂度的量子态,它位于一个特殊的量子态的相。这一点又和凝聚态物理中的相变问题紧密相联,我们又知道相变问题又和量子计算理论发生了紧密联系。所以量子计算,凝聚态物理,量子引力在逐渐融合。

观点二:如果只有特定量子态可以生成时空,那么这样的量子态如何描述?简单的说,这样的量子态和量子计算/深度学习有关,这种量子态要满足的必要条件是要可以被有效的描述,这个描述应该是用量子计算还是用深度网络描述还不清楚。所以我们有各种模型来试图刻画这类量子态,有人认为可用量子计算产生,有人用量子纠错编码,有人用深度学习网络。

观点三:时空是直接靠一个量子态构造还是要经过一个变换来构造? 这就是AdS/CFT的东西了,这个图像中将boundary state和bulk state进行了对偶,说一个无引力的低维系统可以等价于一个有引力的高维的系统,显然这个引力是靠无引力场的系统中的一个子结构构造的。所以,是量子态的一个子结构构造了时空,构造完时空后,系统还有额外的自由度形成了引力场中的有定域性特征的系统,这就是我们平时认为的有定域性的宇宙。量子力学是非定域性的,这个非定域性构造了时空,但是还会遗留一些非定域性。这就是量子力学骚扰我们对时空结构认识的原因,爱因斯坦就栽在这上面。我们观察到的纠缠的奇特的无法理解的性质,其实就是这种时空构造过程中非定域性的遗存,是平滑的统计的时空结构中的毛刺,这种毛刺只能是局部微小的,而通常不能是宏观的。宏观的毛刺就是虫洞和黑洞。黑洞是一个一端封闭封闭的管子性状的毛刺,虫洞是一个两端开放的管子毛刺。

观点四: 时间是什么? 时间和空间有本质的不同,它不由相关性构造。个人观点,时间由量子系统复杂度构造,时间就是系统复杂度的变化。时间箭头就是复杂度增加的方向,时间的流逝就是复杂度增加的速度。而这个图像必须和相对论中的时间度规的特性相容。

暂时就说这么多,希望帮助大家对时空构造的研究有个初步的认识。

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