물리학에서 우리는 추측을 한 다음 추측의 결과를 실험 결과와 비교하여 새로운 법을 발견합니다. 끊임없이 인용 할 수있는 Richard Feynman은 다음과 같이 말했습니다. 그것은 당신이 얼마나 똑똑한 지에 대한 차이를 만들지 않습니다. 실험에 동의하지 않으면 잘못되었습니다.”
.이것이 물리학을 수학과 분리시키는 것의 본질입니다. 수학자들도 추측을하고 진실의 마지막 중재자는 엄격한 증거입니다. 물리학 자들은 정교한 수학적 도구를 사용하거나 발명 할 수도 있지만, 우주를 실제로 그대로 설명하는 것이 다른 목표입니다. 이를 위해 실험은 없어야합니다.
물론, 실험적 검증은 우리의 이론적 추측보다 훨씬 뒤떨어 질 수 있습니다. 과학자들이 지구의 중력파를 감지하는 데 100 년이 걸렸으며, 50 년 동안 Higgs Boson을 발견했습니다. 둘 다 많은 독창성, 기술 개발 및 금전적 투자가 필요했습니다. 그리고 이러한 실험적 관찰은 이론적 예측을 확인했을뿐만 아니라 우리에게 새로운 것을 가르쳐 주면서 추가 조사를위한 문을 열었습니다. 우리는 천체 물리적 공급원이 감지 가능한 중력파를 생성 할 수있을 것으로 예상했지만, 그 소스가 얼마나 흔한 지 알 수 없었으며, Higgs Boson이 존재했다고 믿을만한 이유가 있었지만 질량에 대해서는 확신하지 못했습니다.
.양자 중력에 대한 연구는 실험 앞에서 이론이 극단적 인 사례입니다. 우리는 원자와 핵 입자의 규모에서 양자 물리학에 대해 매우 만족스러운 이해를 가지고 있지만, 매우 강한 중력에 적용되는 실험적으로 검증 된 양자 이론은 없습니다. 그러한 이론이 없으면 우리는 빅뱅 직후 초기 우주에서 일어난 일을 이해하거나 불행한 우주 비행사의 정확한 운명을 블랙홀 내에서 상상할 수 없을 정도로 높은 밀도로 압축 할 수 없다고 예측할 수 없습니다. 우리는 우리를 인도하기 위해 실험이 필요하지만, 그들은 우울하게 애매합니다.
입자 물리학의 역사는 유익한 평행을 제공합니다. 1950 년대까지, 우리는 실험에 동의 한 약한 핵무기 이론을 가졌다. 그러나 순전히 이론적 인 이유로, 우리는 그것이 결함이 있고 불완전하다는 것을 알았습니다. 우리는 이론의 예측이 10 미터 이하의 매우 짧은 거리 척도에서 실패 할 것이라고 추정 할 수도 있습니다. 결국,이 작은 규모에서 물질을 탐색 할 수있을만큼 강력한 가속기는 W와 Z Bosons 및 Higgs 입자와 같은 새로운 현상을 발견하게되어보다 완전한 이론을 가리 켰습니다.
.중력을 사용하면 현재 이론이 불완전하다고 믿을만한 충분한 이유가 있으며, 여기서도 새로운 현상이 나타나야하는 거리 규모를 약 10 미터로 추정 할 수 있습니다. 불행히도, 기존 기술을 사용하여 규모를 조사 할 수있는 입자 가속기를 구축하려면 은하계만큼 큰 기계가 필요합니다. 분명히, 그것은 먼 미래에도 손이 닿지 않을 것입니다.
"Brute Force"로 양자 중력을 조사하는 것은 효과가 없기 때문에, 우리는 더 독창적이고 덜 직접적인 방법을 찾아야합니다. 그리고 우리는 실제로 실험실에서 양자 중력을 조사하기위한 다양한 제안을 가지고 있으며, 모두 실험 주의자들의 영웅적이지만 반드시 무의미한 노력이 필요하지는 않습니다. 흥미 진진한 하나의 특별한 접근법에 대해 논의하고 싶습니다.
이해하기 위해 양자 효과로 인한 블랙홀의 형성 및 최종 증발에 초점을 맞추겠습니다. 처음에는 실험실에서 관련 실험을 수행하는 것이 위험한 것은 아닙니다. 그러나 방법이있을 수 있습니다.
양자 중력의 이론적 조사는 동일한 물리적 현상의 두 가지 다른 제형 사이에 놀라운 동등성을 확립했습니다. 그 동등성 덕분에 블랙홀의 수명주기는 중력을 전혀 포함하지 않는 완전히 다른 언어로 설명 할 수 있습니다. 대신, "이중"양자 시스템은 서로 강하게 상호 작용하는 많은 입자로 구성됩니다. 현재 연구의 한 목표는이 언어 중 하나를 다른 언어로 전환하는 사전을 살펴 보는 것입니다.
동일한 기본 물리학에 대한 두 가지 다른 설명의 이러한 동등성은 "단순한"수학적 관찰처럼 보일 수 있지만 실험에 대한 영향은 심오합니다. 블랙홀에 대한 비방 적 설명을 연구하는 데 필요한 실험 도구는 물리학 자들이 이미 완전히 다른 이유로 개발 한 것, 즉 매우 어려운 계산 문제를 해결하는 양자 장치를 운영하는 것입니다. 양자 중력의 시뮬레이션과 양자 계산에서 많은 입자의 복잡한 시스템을 저장하고 상호 작용하는 방법을 정확하게 제어해야하기 때문입니다.
.나는 몇 년 동안 양자 컴퓨팅과 블랙홀에 깊은 관심을 가지고 있었기 때문에 두 사이 의이 연결은 매력적이고 만족 스럽습니다. 확실히, Quantum Computing 기술은 여전히 미숙하므로 곧 실험실에서 현실적인 블랙홀을 시뮬레이션 할 수 없습니다. 괜찮습니다. 우리는 양자 중력의 흥미로운 특징 중 일부를 포착하는 단순화 된 모델을 연구 할 것입니다. 이것조차도 유익 할 수 있으며, 양자 기술이 발전함에 따라 점점 더 정교한 실험을 할 수있을 것입니다.
또한, 이원성은 양방향 거리입니다. 양자 컴퓨터는 양자 중력에 대해 가르쳐 줄뿐만 아니라; 많은 상호 작용하는 입자의 거동을 중력 현상과 관련시킴으로써 우리는 그 행동을 더 잘 이해할 수 있습니다. 일반적으로, 우리가 강력하게 상호 작용하는 시스템의 특정 위치에서 일부 정보를 각인하면,이 정보는 빠르게 퍼지고 곧 읽기가 매우 어려워집니다. 그러나 우리는 명백하지 않은 이유 때문에 정보가 결국 다시 초점을 맞추고 멀리 떨어진 다른 위치에서 쉽게 읽을 수있는 몇 가지 흥미로운 상황을 알고 있습니다.
이중 중력 언어로 번역되면이 신비한 과정은 파악하기가 훨씬 쉽습니다. 이 프레임 워크에서 웜홀은 우주에서 두 개의 먼 지점을 연결합니다. 각인 된 정보는 웜홀의 한쪽 끝으로 들어가면 사라지고 다른 쪽에서 나오면 다시 나타납니다. 물리학 자들은 복잡한 현상에 대한 직관적 인 설명을 갈망하고 실험가와 이론가들의 공동 노력은 같은 종류의 추가 통찰력을 얻을 수밖에 없다.
우리는 때때로 과학이 발전함에 따라 서로 좁고 좁은 전문 분야로 끊임없이 쪼개지는 것을 걱정합니다. 그러나 내 자신의 경험을 바탕으로, 나는 지식이 발전함에 따라 다른 분야에서 일하는 과학자들은 서로를 배울 점이 점점 더 많다는 것을 알게됩니다. 실험실에서 양자 중력을 조사 할 수있는 기회는 고 에너지 이론가들의 추측에 의해 촉진되지만, 요약 물리학 자, 원자 물리학 자 및 컴퓨터 과학자의 전문 지식에서 크게 끌어옵니다. 이 흥미롭고 심화되는 연결은 미래에 대해 낙관적입니다.
