현대 양자 이론에 따르면, 에너지 분야는 우주에 스며 든다.이 분야의 에너지는 확산 될 때 포인트와“파도”라고 불리는이 분야의 에너지의 깃발에 물질과 힘의 빌딩 블록 역할을한다. 그러나 새로운 발견은이 파동 입자 그림이 자연 구성 요소에 대한 피상적 인 견해만을 제공합니다.
만약 각 에너지 필드 공간이 연못의 표면으로 생각되고 파도와 입자가 그 표면의 난기류라면, 새로운 증거는 활기차고 숨겨진 세상이 아래에 있다는 주장을 강화합니다.
수십 년 동안, 아 원자 세계에 대한 표면 수준의 설명은 대부분의 물리적 현상에 대한 정확한 계산을하기에 충분했습니다. 그러나 최근에 알려진 양자 기계적 방법에 의한 설명을 무시하는 이상한 물질은 물리학자를 아래 깊이로 끌어 들였습니다.
하버드 대학교 (Harvard University)의 물리학 교수 인 Subir Sachdev는“저는이 이상한 형태의 물질을 연구 한 Subir Sachdev는“저는 그 평지에 살고있는 물리학 자로 자랐습니다. 그는 탐구해야 할 완전히 새로운 차원이 있다고 그는 말했다.
모든 이상한 형태의 물질 중에서, 고온 초전도성이라는 속성을 나타내는 구리 함유 금속 (구리 함유 금속)이 가장 이상 할 수 있습니다. 6 월 24 일 온라인에서 고속 에너지 물리학 저널에 출판 된 새로운 연구에서, 캘리포니아 산타 바바라 대학교의 물리학 자들은 그들이 주장하는“표면 수준”행동과 관련이 있다고 주장하는 더 깊은 현상을 탐구했습니다. 연구자들은 그 기본 환경에 대한 계산에 초점을 맞추면서 실험에서만 알려진 cuprates의 전도도에 대한 공식을 도출했습니다.
"놀라운 것은이 이론으로 시작 하고이 이상한 초전도기의 전도성을 얻는 것입니다."라고이 작업에 관여하지 않은 Sachdev는 말했습니다.
이 결과는 네덜란드의 라이덴 대학교 (Leiden University)의 이론적 물리학자인 얀자 넨 (Jan Zaanen)은 자연의 빌딩 블록을 보는이 새로운 방법이 현실이라는 증거를 강화하고있다.
또한 결과는 현악 이론에 대한 특이하고 간접적 인 증거로 볼 수 있습니다. 40 세의 프레임 워크는 양자 역학과 중력을 함께 짜고 입증되지 않은 것처럼 수학적으로 우아하고 깊은 설명입니다.
.암흑 물질의 본질에 대한 어렴풋한 질문으로, 신비한 물질은 우주에서 질량의 84 %를 구성하는 것으로 생각되었고, 모든 자연을 수학적으로 묘사하는“모든 이론”을 찾는 연구자들은 그 발견이 눈에 띄는 의미를 가질 수 있다고 말합니다.
.Zaanen은“향후 몇 년 안에 기본 물리학에서 엄청난 진전을 이룰 가능성이 현실적인 기회가 있습니다. "매우 빠르게 움직이고 있습니다."
표면 아래
파도와 입자가 연못 표면의 난기류와 같다면, 연못 내부의 난기류와 사건 사이의 연결은 1997 년에 발견 된 수학적 원리에 의해 처음으로 묘사되었습니다. 획기적인 종이, Juan Maldacena는 Argentinian-American Physicist에서, 지금은 Argentinian-American 물리학 자, 지금은 Arganced Princeton의 연구소에서 N.J. 수학적으로 해당 지역의 2 차원 경계에서 발생하는 매우 다른 사건에 해당합니다. (4D의 이벤트는 3D 및 5D ~ 4D 등의 이벤트에 해당합니다.)
은유 적 연못의 3D 내부와 2 차원 표면을 고려하십시오. 작업에 대한 서신의 경우, 내부는 전자, 광자, 중력 및 나머지 자연의 빌딩 블록이 보이지 않게 작고 1 차원 라인 또는 "줄"이라는 현악 이론에 의해 수학적으로 설명되어야합니다. 질량 및 기타 거시적 특성은 현의 진동에 해당하며, 다른 종류의 물질과 힘 사이의 상호 작용은 문자열이 분열되고 연결되는 방식에서 비롯됩니다. 이 줄은 연못 안에 산다.
이제 연못의 2 차원 표면이 양자 역학에 의해 묘사된다고 상상해보십시오. 입자는 표면에 튀는 것이며, 파도는 그 튀는 잔물결의 계단식입니다. 이 가상의 연못의 표면에는 중력의 힘이 없습니다.
홀로그램 이중성으로 알려진 Maldacena의 발견은 중력을 포함하고 현악 이론에 의해 묘사되는 내부 영역의 사건이 표면의 사건에 수학적으로 번역 될 수 있으며, 이는 중력이없고 양자 입자 이론에 의해 설명된다는 것을 보여 주었다.
.Maldacena는“이 관계를 이해하기 위해 중력 이론이 쉽게 분석하고 경계의 입자를 쉽게 분석 할 때 중요한 측면은” - 연못 비유에서 표면은“서로 매우 강하게 상호 작용하고있다”고 Maldacena는 말했다. 그 반대도 사실입니다. 입자가 표면에 차분한 경우 대부분의 물질 형태에 따라 연못 내부의 상황은 매우 복잡합니다.
그 대조는 이중성을 유용하게 만드는 이유입니다.
Cuprates를 포함하는 이상한 종류의 재료는 첫 번째 범주에 속합니다. 실험은 이들 물질의 입자가 서로 너무 강하게 상호 작용하여 개성을 잃는다는 것을 시사한다. 물리학 자들은 입자가“강하게 상관 관계가있다”고 말합니다. 각각의 중첩에 해당하는 물결 모양의 잔물결은 너무 많은 떼 효과가 발생하는 것으로 여겨집니다. Stanford University의 물리학 교수 인 Sean Hartnoll은 강력한 상관 관계 문제는 알려진 양자 기계적 방법으로 설명하기 어려운 다양하고 예기치 않은 방식으로 행동 할 수 있다고 말했다. "단일 입자 설명에서 시작하는 것과는 다른 방법이 필요합니다." "개별 물 분자 측면에서 바다를 설명하려고하지 않습니다."
강하게 상관 된 물질이 연못의 2 차원 표면에서“살아있는”것으로 생각된다면, 홀로그램 이중성은 그 표면의 극도의 난류가 내부의 여전히 물과 동등하다는 것을 시사한다. 물리학 자들은 아래의 평행하지만 훨씬 간단한 상황을 연구함으로써 표면 수준의 행동을 취할 수 있습니다. Zaanen은“그 조용한 세상에서 물건을 계산할 수 있습니다.
홀로그램 이중성의 수학적 관점에서, 2 차원의 특정 강한 상관 된 물질은 3 차원에서 블랙홀에 해당한다. 매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)의 물리학 부교수 인 Hong Liu는“이 매우 복잡한 양자 기계적 집단 효과는 블랙홀 물리학에 의해 아름답게 포착됩니다. "강하게 상관 관계가있는 시스템의 경우, 전자를 시스템에 넣으면 즉시‘사라질’ - 더 이상 추적 할 수 없습니다." 블랙홀에 빠지는 물체와 같습니다.
초전도 모델
지난 10 년 동안 강하게 상관 된 형태의 물질의 블랙홀 등가물을 연구하면서 강력하게 상호 작용하는 유체의 점도에 대한 새로운 방정식과 쿼크와 글루온 사이의 상호 작용을 더 잘 파악하는 것과 같은 획기적인 결과를 얻었습니다.
이제 UC-Santa Barbara의 끈 이론가 인 Gary Horowitz와 Horowitz 그룹의 박사후 연구원 인 Jorge Santos는 홀로그램 이중성을 Cuprates에 적용했습니다. 그들은 3-D에서 상대방이 될 수있는 것의 관련 특성을 연구함으로써 약 2-D 인 금속의 전도도에 대한 공식을 도출했다.
이 작업은 수치 적 미덕을 취했습니다. Cuprates에서, 강하게 상관 된 전자의 떼는 고정 된 원자 격자를 통해 움직입니다. 홀로그램 이중성으로 금속을 모델링하므로, 주름진 외부 표면 또는 수평선을 제공함으로써 해당 블랙홀의 구조로 격자와 동등한 작업을 수행해야했습니다.
Zaanen은“블랙홀과 함께 공을 연주 할 때 게리 [호로위 츠]가 필요합니다.
Cuprates의 전도도에 대한 공식을 결정하기 위해 Horowitz와 Santos는 빛이 블랙홀의 복잡한 수평선과 어떻게 상호 작용하는지 연구해야했습니다. 방정식은 정확하게 해결하기에는 너무 가시적이어서 컴퓨터를 사용하여 대략적인 솔루션을 발견했습니다. Cambridge University Physics 교수 David Tong 교수가 공동 저술 한이 접근법을 자세히 설명하고 2012 년 7 월 Journal of High Energy Physics에 출판 한 첫 번째 논문에서 그들은 교류에 응답하여 고온에서 CUPRATES의 전도도와 일치하는 공식을 도출했습니다. 새로운 작업에서 그들은 계산을 온도 범위로 확장하여 Cuprates가 초전도성이 없거나 저항없이 전기를 전도하고 다시 실제 조정의 실험적 측정과 밀접한 일치를 발견했습니다.
.Horowitz는“이러한 간단한 중력 모델이 실제 재료의 모든 기능을 재현 할 수 있다는 사실에 놀랍습니다. “그래서 이것은 우리가 더 열심히 생각하도록 격려합니다.”
Horowitz와 Santos의 모델의 정확성은 매우 높은 주파수를 가진 교대 전류와 같은 몇 가지 중요한 경우에 분류되지만 Sachdev는 골판지 블랙홀 모델이 얼마나 단순한지를 고려할 때“더 잘 작동 할 수 없었습니다.”라고 말했습니다. 블랙홀의 구조에 더 많은 미세한 세부 사항을 통합하면 아마도 그들의 합의가 심화 될 것이라고 그는 말했다.
최근에 홀로그램 이중성을 사용하여 밀접한 상관 관계가있는 재료로 금속 변환기 전환을 모델링 한 Hartnoll은 Horowitz와 Santos의 방정식을 정확하게 해결함으로써 결과를 구축하기를 희망합니다. “입력과 출력이 있습니다. 우리는 그것을 압축하고 그 사이의 중요한 단계를 이해하고 싶습니다.”라고 그는 말했습니다. 그렇게하면 전도도 공식이 블랙홀 환경에서 시작된 위치를 보여줄 것입니다.
새로운 이원성
Cuprates의 물리학을 이해하면 중요한 실제 적용이있을 수 있습니다. 온도가 절대 0에 가까워지면 대부분의 금속이 초전도로 시작됩니다. 그러나 완전히 이해되지 않은 이유로, Cuprates는 훨씬 더 접근하기 쉬운 온도에서 초전도성을 나타내므로 고출력 전기 케이블에서부터 추진 모터에 이르기까지 다양한 장치에 유용합니다. 그러나 Cuprates는 부서지기 쉬우 며 비싸지 만, 자체를 조정하여 더 나은 버전을 엔지니어링하면 차량 및 기타 장치에서보다 효율적인 전력망에 이르기까지 다양한 기술이 크게 향상 될 수 있습니다.
기본 물리학을 발전시킬 가능성도 있습니다. 홀로그램 이중성이 Cuprates 및 기타 강하게 상관 된 재료의 거동에 대한 정확한 예측이 점점 더 정확 해지면, 이러한 재료는 본질적으로 더 높은 치수의 블랙홀 인 것으로 생각 될 수 있습니다.
Horowitz는“우리가 재료의 모든 특징을 재현 한 모델을 가지고 있다면, 그것은 매우 특이한 이론으로 간주 될 수 있지만, 이중성을 감안할 때, 그것은 일반적인 입자와 함께 경계에서 생산할 이론과 동일하다”고 말했다. "그리고 그것은 단지 훨씬 간단 할 수 있습니다."
홀로그램 이중성은 양자 역학의 발달로 이어진 파동 입자 이원성을 반영합니다. 1900 년대 초반, 이전에 파도라고 생각한 빛은 입자로 취급되지 않는 한 일부 실험에서 당황한 것처럼 보였고, 입자라고 생각했으며, 때로는 파도로 생각되지 않는 한 의미가 없었습니다. Horowitz는“파동 입자 이중성은 처음 제안되었을 때 이것들이 두 가지 다른 개념 이었기 때문에 큰 놀라움이었고, 우리는 그것들이 같은 것이라는 것을 알게되었습니다. 홀로그램 이중성은“더 정교하지만 동일한 기능을 가지고있다”고 그는 말했다. "당신은 완전히 다른 두 가지를 뿌린 물체를 가지고 있습니다."
.그러나 홀로그램 이중성은 어떻게 자연에 대한 이해에 영향을 미칩니 까? 연못에서 나온 1 차원 줄은 현실입니까? 물리학 자들은 반드시 말할 필요는 없습니다. 실제로, 문자열은 절대로 Horowitz와 Santos의 Cuprates 모델로 사용한 블랙홀의 특성에 대한 계산에 포함되지 않았습니다. 그러나 그 결과는 물리학 자들에게“우리가 다르다고 생각한이 모든 이론들이 실제로 모두 관련되어있다”고 말한다. "그것은 문자열 이론이 나머지 물리학에서 분리되지 않았 음을 보여줍니다."
문자열 이론은 단순히 현실의 특정 측면에 맞서기위한 최고의 수학적 언어 일 수 있다고이 기사에 대해 인터뷰 한 물리학 자들은 말했다.
.“물리학은 전통적으로 감소 주의자였습니다. 복잡한 것을 가져 와서 빌딩 블록이 무엇인지 알아 내고 싶다”고 Hartnoll은 설명했다. “요점은 독특한 방법이 없다는 것입니다. 어떤 경우에는 전자가 빌딩 블록이 될 수 있지만 다른 경우에는 전자의 집단적 흥분이 어떤 개별 전자보다 더 근본적인 역할을하고 있습니다.
."우리는 이러한 이상한 물질 단계를 설명하기 위해 올바른 빌딩 블록을 찾으려고 노력하고있다"고 그는 말했다. "그리고 그들은 하나의 더 높은 차원의 줄 일 수 있습니다."
물리학 자들이 이상하고 부서지기 쉬운 금속의 입자가 수학적으로 수학적으로 줄과 적어도 이론적으로 존재하는 독특한 블랙홀에 해당한다는 것을 해석함에 따라, 홀로그램 이중성은“실험실의 신비에 대해 다르게 생각할 수있게한다”고 Zaanen은 말했다. “그리고 아마도 그것은 다르게 생각하는 것만이 아닙니다. 실제적이고 아름다운 사실을 보는 것입니다.”
