黑洞奇点的“量子纠缠”超乎想象
原创：邓如山 迪普曼地球与宇宙哲学工作室 昨天（6月9日）
物理学前行的方向时常变幻莫测，理论物理学在两个非常遥远的粒子之间建立了神奇的联系，然而，粒子之间在量子力学上的联系充满奇异的色彩，没有得到清晰的解释。理论物理学家现在设想了更大胆的情形，两个黑洞以穿越时空的“虫洞”连接起来，虫洞缩短了时空的距离，它的物质实质在于黑洞之间产生了“量子纠缠”。理论物理学家获得了前瞻性的洞察力，他们试图将量子力学和爱因斯坦的广义相对论调和起来，量子力学定义了量子纠缠概念，广义相对论定义了虫洞和黑洞概念，一部分理论物理学家认同两者的关联，另一部分理论物理学家认为，量子力学和广义相对论只存在一种数学上的推导关系。
量子纠缠将两个分散的粒子连接成一个体系，当一个粒子发生变化时，另一个粒子将会即刻受到影响。量子力学描述了支配亚原子粒子的运动特性，一个微小的亚原子粒子同时处于两种相反的条件、或相反的状态，比如：一个原子同时处于一个方向、或两个方向的旋转，它同时在向上和向下的两个方向旋转，当某位观察者测量原子的旋转方向时，由于受到观察者的“干预”行为，同时向上和向下旋转的原子发生了“崩塌”，它或者转变为一个向上方向的旋转、或者转变为一个向下方向的旋转。当两个原子发生了“量子缠绕”时，即使它们彼此分离，两个原子也会受到相互缠绕的影响，产生纠缠的两个原子同时以两种完全相关的方式进行旋转，如果科学家在观测中发现第一个原子向上旋转，那么第二个原子即刻转变为向下旋转，即使两个产生缠绕的原子保持了数光年的距离也是如此。
虫洞的概念与爱因斯坦的广义相对论有关，广义相对论指出了物体质量与时空的关系，更大质量的物体对时空产生更大程度的弯曲，质量对时空的弯曲产生了牛顿力学定义的物体引力。如果一个物体的质量足够大，它将时空弯曲为“隧道”的形式，在弯曲的时空“隧道”中，甚至连光也无法逃脱它的引力束缚。理论物理学家设想，两个互相分开的黑洞通过“背靠背”的组合连在一起，好像两个“背靠背”的喇叭连在一起一样，两个黑洞的连接创造了穿越时空的捷径，理论物理学家将这种通道称之为“虫洞”。今年6月，新泽西州的普林斯顿大学高级研究所的理论物理学家胡安·马尔达西耶和加州帕洛阿尔托的斯坦福大学的理论物理学家伦纳德·萨斯坎德开展合作研究，他们提出了两个黑洞相互缠绕的情形，如果将两个纠缠的黑洞互相分开，那么在两个黑洞之间将会形成一个真实的虫洞。
11月20日，加拿大维多利亚大学的克里斯坦·詹森和西雅图的华盛顿大学的安德里亚斯·卡屈在《物理学评论》杂志发表了文章，两位物理学家设想，一对相互纠缠的夸克—反夸克粒子存在于普通的“3D空间”，夸克—反夸克离子对产生了相互分离的光速运动，爱因斯坦在狭义相对论中限定了物体的运动速度，所有物体的运动不可能超越光速，因此，夸克—反夸克离子对不能将信号源从一个粒子传递给另一个粒子，两位科学家假设了3D空间的存在，夸克出现在一个假设的4D空间的边界，在3D空间存在的离子对通过“宇宙弦”联在一起，而“宇宙弦”存在于4D的空间，而“虫洞”由存在于4D空间的宇宙弦构成。
坎布里奇的马塞诸塞理工学院（MIT）的科学家朱利安·桑納以詹森和卡屈的理论研究成果为基础，他设想了“夸克—反夸克离子”对冲入了强电场，具有相反电荷的离子对在相反的方向进行加速运动，桑納同样设想，相互纠缠的离子对出现在3D的世界，它们通过一个存在于4D世界的虫洞连接起来，11月20日，在线版的《物理评论通讯》杂志发表了桑納的文章。几乎得出了同样的结论，詹森、卡屈和桑納三位理论物理学家共同引用了全息理论的原理，物理学家马尔达塞纳最先提出了全息概念，这是一种量子力学理论，原初的没有引力、缺少一个维度的空间后来具有了引力、多出了一个空间维度，在4D空间存在的黑洞在数学的概念上相当于它们在3D边界的全息投影。虫洞和相互纠缠的离子对不是存在于同一种时空结构，两者在数学概念上产生了互通性。
原初的量子化粒子存在于一个没有引力的时空结构、或在一个没有引力的3D模式的世界中不存在任何意义的黑洞、或虫洞，连接在一个更高维度时空的虫洞只是一种合理的数学概念的类推，虫洞和量子纠缠相互等价，对黑洞和虫洞概念的描述只有在引力理论的基础上才有意义。物理学家提出了夸克和反夸克离子对概念，这是一个重要的步骤，对于检验马尔达塞纳和萨斯坎德构想的虫洞和纠缠相互等效的物理理论有很大的帮助。虫洞的几何结构和量子纠缠对同样的物理事实有不同的表现，概念可以变成具体物理实验，夸克和反夸克离子对概念提出了验证虫洞和纠缠相互等效的可能性，如果物理学家的设想得到验证，那么物理学进入新的时代绝不是空穴来风的幻想，物理学也许迎来一场全方位、深刻的变革。
（编译：2013-12-9）
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