Red Hanuman
28-05-2015, 20:14
Teoria del tutto? Come lo spazio-tempo è costruito dall’entanglement quantistico
Sommario:
Fisici e matematici hanno fatto un passo significativo verso l'unificazione la relatività generale e la meccanica quantistica, spiegando come lo spazio - tempo emerge dall’entanglement quantistico in una teoria più fondamentale.
11831
Questo è un esempio del concetto di olografia.
Credit: Hirosi Ooguri
Una collaborazione tra fisici ed un matematico ha fatto un passo significativo verso l'unificazione della relatività generale con la meccanica quantistica, spiegando come lo spazio - tempo emerge dall’entanglement quantistico in una teoria più fondamentale.
Fisici e matematici hanno a lungo desiderato una Teoria del Tutto (Theory of Everything, ToE) che unifichi la relatività generale e la meccanica quantistica. La relatività generale spiega la gravità ed i grandi fenomeni come la dinamica delle stelle e delle galassie nell'universo, mentre la meccanica quantistica spiega fenomeni microscopici dal mondo subatomico a scala molecolare.
Il principio olografico è ampiamente considerato come una caratteristica essenziale di una Teoria del Tutto di successo. Il principio olografico afferma che la gravità in un volume tridimensionale può essere descritta dalla meccanica quantistica su di una superficie bidimensionale che circondi il volume. In particolare, le tre dimensioni del volume debbono emergere dalle due dimensioni della superficie. Tuttavia, la comprensione dei meccanismi precisi che comportino la nascita del volume dalla superficie è rimasta a lungo inafferrabile.
Il documento che annuncia la scoperta da parte Hirosi Ooguri, “Principal Investigator” presso l'Università di Tokyo Kavli IPMU, della matematica del Caltech Matilde Marcolli e dei dottorandi Jennifer Lin e Bogdan Stoica, sarà pubblicato in Physical Review Letters come “Editors' Suggestion!” "per il potenziale interesse dei risultati presentati e per l’abilità del documento nel comunicare il suo messaggio, in particolare verso i lettori di altri campi. "
Ooguri ed i suoi collaboratori hanno scoperto che l’entanglement quantistico è la chiave per risolvere la questione. Utilizzando una teoria quantistica (che non include la gravità), hanno mostrato come si può calcolare la densità di energia, che è fonte di interazioni gravitazionali in tre dimensioni, utilizzando i dati dell’entanglement quantistico sulla superficie. Il che è analogo al fare una diagnosi sulle condizioni dell’interno del vostro corpo, cercando nelle immagini a raggi X che sono su fogli bidimensionali. Ciò ha permesso loro di interpretare le proprietà universali dell’entanglement quantistico come condizioni relative alla densità di energia che dovrebbe essere soddisfatta da qualsiasi teoria quantistica coerente con la gravità, senza in realtà includere esplicitamente la gravità nella teoria. L'importanza dell’entanglement quantistico è stato suggerita in precedenza, ma il suo ruolo preciso nella nascita dello spazio - tempo non è mai stato chiaro fino al nuovo documento di Ooguri e collaboratori.
L’Entanglement Quantistico è un fenomeno per cui gli stati quantistici come lo spin o la polarizzazione di particelle poste in luoghi diversi non possono essere descritti in modo indipendente. Una misura (e quindi un’azione su) una particella deve avere effetto anche sull'altra, cosa che Einstein ha chiamato "azione spettrale a distanza". Il lavoro di Ooguri e collaboratori dimostra che questo entanglement quantistico genera le dimensioni extra della teoria gravitazionale.
"Era noto che l’entanglement quantistico fosse legato a questioni profonde nell’unificazione della relatività generale e con la meccanica quantistica, come ad esempio il paradosso dell'informazione del buco nero e il paradosso del firewall", dice Hirosi Ooguri. "Il nostro documento getta nuova luce sulla relazione tra entanglement quantistico e la struttura microscopica dello spazio - tempo mediante calcoli espliciti. Collegare la gravità quantistica con la scienza sull'informazione sta diventando sempre più importante per entrambi i campi. Io stesso sono collaborando con gli scienziati dell’informazione per approfondire questa linea di ulteriori ricerche. "
Fonti:
Quanto sopra si basa su materiali (http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=153096&CultureCode=en) forniti dall’Università di Tokyo (http://www.u-tokyo.ac.jp/).
Articolo originale QUI (http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150527112953.htm).
Sommario:
Fisici e matematici hanno fatto un passo significativo verso l'unificazione la relatività generale e la meccanica quantistica, spiegando come lo spazio - tempo emerge dall’entanglement quantistico in una teoria più fondamentale.
11831
Questo è un esempio del concetto di olografia.
Credit: Hirosi Ooguri
Una collaborazione tra fisici ed un matematico ha fatto un passo significativo verso l'unificazione della relatività generale con la meccanica quantistica, spiegando come lo spazio - tempo emerge dall’entanglement quantistico in una teoria più fondamentale.
Fisici e matematici hanno a lungo desiderato una Teoria del Tutto (Theory of Everything, ToE) che unifichi la relatività generale e la meccanica quantistica. La relatività generale spiega la gravità ed i grandi fenomeni come la dinamica delle stelle e delle galassie nell'universo, mentre la meccanica quantistica spiega fenomeni microscopici dal mondo subatomico a scala molecolare.
Il principio olografico è ampiamente considerato come una caratteristica essenziale di una Teoria del Tutto di successo. Il principio olografico afferma che la gravità in un volume tridimensionale può essere descritta dalla meccanica quantistica su di una superficie bidimensionale che circondi il volume. In particolare, le tre dimensioni del volume debbono emergere dalle due dimensioni della superficie. Tuttavia, la comprensione dei meccanismi precisi che comportino la nascita del volume dalla superficie è rimasta a lungo inafferrabile.
Il documento che annuncia la scoperta da parte Hirosi Ooguri, “Principal Investigator” presso l'Università di Tokyo Kavli IPMU, della matematica del Caltech Matilde Marcolli e dei dottorandi Jennifer Lin e Bogdan Stoica, sarà pubblicato in Physical Review Letters come “Editors' Suggestion!” "per il potenziale interesse dei risultati presentati e per l’abilità del documento nel comunicare il suo messaggio, in particolare verso i lettori di altri campi. "
Ooguri ed i suoi collaboratori hanno scoperto che l’entanglement quantistico è la chiave per risolvere la questione. Utilizzando una teoria quantistica (che non include la gravità), hanno mostrato come si può calcolare la densità di energia, che è fonte di interazioni gravitazionali in tre dimensioni, utilizzando i dati dell’entanglement quantistico sulla superficie. Il che è analogo al fare una diagnosi sulle condizioni dell’interno del vostro corpo, cercando nelle immagini a raggi X che sono su fogli bidimensionali. Ciò ha permesso loro di interpretare le proprietà universali dell’entanglement quantistico come condizioni relative alla densità di energia che dovrebbe essere soddisfatta da qualsiasi teoria quantistica coerente con la gravità, senza in realtà includere esplicitamente la gravità nella teoria. L'importanza dell’entanglement quantistico è stato suggerita in precedenza, ma il suo ruolo preciso nella nascita dello spazio - tempo non è mai stato chiaro fino al nuovo documento di Ooguri e collaboratori.
L’Entanglement Quantistico è un fenomeno per cui gli stati quantistici come lo spin o la polarizzazione di particelle poste in luoghi diversi non possono essere descritti in modo indipendente. Una misura (e quindi un’azione su) una particella deve avere effetto anche sull'altra, cosa che Einstein ha chiamato "azione spettrale a distanza". Il lavoro di Ooguri e collaboratori dimostra che questo entanglement quantistico genera le dimensioni extra della teoria gravitazionale.
"Era noto che l’entanglement quantistico fosse legato a questioni profonde nell’unificazione della relatività generale e con la meccanica quantistica, come ad esempio il paradosso dell'informazione del buco nero e il paradosso del firewall", dice Hirosi Ooguri. "Il nostro documento getta nuova luce sulla relazione tra entanglement quantistico e la struttura microscopica dello spazio - tempo mediante calcoli espliciti. Collegare la gravità quantistica con la scienza sull'informazione sta diventando sempre più importante per entrambi i campi. Io stesso sono collaborando con gli scienziati dell’informazione per approfondire questa linea di ulteriori ricerche. "
Fonti:
Quanto sopra si basa su materiali (http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=153096&CultureCode=en) forniti dall’Università di Tokyo (http://www.u-tokyo.ac.jp/).
Articolo originale QUI (http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150527112953.htm).