시공간과 두뇌를 만드는 비트를 숙고합니다

1989 년,“블랙홀”이라는 용어의 대중화 인 유명한 물리학자인 존 휠러 (John Wheeler)는 우주에 대해 생각할 급진적 인 새로운 방법을 제안했습니다. 양자 입자는 형태로 이동하고 사라질 수 있지만, 우리는 항상 정보를 믿을 수 있습니다. 측정을 통해 질문을 할 때 공개 된 답변은 공개됩니다. Wheeler는 무언가가 존재하든 결석 여부에 관계없이 0 또는 1의 기본 요소가 될 수 있다고 추측했다. "모든 물리적 수량, 모든 물리적은 비트, 바이너리 yes-or-no 징후에서 궁극적 인 중요성을 도출합니다."

그 후 수십 년 동안 다양한 추상적 인 발전으로 많은 물리학 자들이 휠러의 논문이 심오한 퍼즐을 잠금 해제 할 수 있는지 궁금해했습니다. Albert Einstein의 일반 상대성 이론은 시공간의 구조와의 상대성 통합 중력으로 인해 우주의 곡선 윤곽을 따라 물체가 떨어지면서 중력을 재 해석합니다. 그러나 양자 이론은 입자와 분야의 언어로 이러한 곡선을 설명하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 갈등은 블랙홀에 전시되어있어 공간이 심하게 변형되어 중력의 더 근본적인 양자 특성을 무시할 수 없습니다.

블랙홀의 표면적이 그 양보다 중요하다는 힌트는 1998 년에 놀라운 발견이 이루어 졌다는 것을 힌트합니다. 안장과 같은 안장과 같은 곡선 (ADS) 공간은 수학적으로 낮은 차원 경계와 동일합니다. 이 가상의 세계에서, 내부를 가리키는 방향은 홀로그램의 깊이와 같이 환상적으로 보입니다.

이론가들이 광고 공간에서 블랙홀과 다른 물체를 연구함에 따라, 그들은 휠러와 같은 수업을 계속 배우고 있습니다. 하나는 공간의 연결 (한 장소에서 다른 장소로의 능력)이 양자 얽힘으로 알려진 상관 관계로 연결된 경계의 입자에서 비롯된 것 같습니다. 예를 들어, 하나의 입자가 위로 향하고 있다면, 이는 얽힌 파트너가 포인트가 내려 나옵니다. 광고 공간의 경계에서 이러한 종류의 정보 공유는 내부의 방대한 구조를 가능하게하는 것으로 보입니다.

펜실베이니아 대학교의 비제이 발라스 브라 마니아 (Vijay Balasubramanian)는 휠러의 고상한 아이디어를 선명한 수학으로 번역하기 위해 노력하는 물리학 자 중 한 명입니다. 그와 그의 동료들이 참여하는 연구는 이제 양자 비트 또는 큐 비트 (0과 1의 복잡한 조합)가 고전적인 비트보다 더 일반적이기 때문에“Qubit에서”슬로건으로갑니다. 1999 년 Balasubramanian은 경계의 입자에 대한 정보 측면에서 광고 유니버스의 질량과 에너지를 계산하는 방법을 해결했습니다. 그 이후로 그는 다양한 시스템의 정보 내용을 연구함으로써 블랙홀과 양자 중력의 이론에 근본적인 기여를 해왔습니다.

Balasubramanian은 중간 수정에서 물리학에서 Proust로 뛰어 내리기 쉬운 장난스러운 폴리 마스 인 Penn의 두 번째 연구 그룹을 지시하여 세계의 물리적 특징이 어떻게 뇌를 조각했는지 자세히 설명합니다. 신경 과학에서도 그는 정보와 계산에 대한 아이디어가 자연어를 제공한다는 것을 발견했습니다.

Quanta Magazine 최근에 물리학 및 신경 과학에서 정보의 역할과 인간인지의 한계에 대한 대화를 위해 Balasubramanian과의 연결. 인터뷰는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.

당신은 당신의 경력을 물리학의 가장 다루기 어려운 문제로 작업했습니다. 진보가 실제로 이루어지고 있습니까?

지난 20 년간의 발전은 엄청났습니다. 한 가지 중요한 발전은 중력이 익숙하지만 잘 이해되지 않은 방식으로 작동하는 안장과 같은 우주가 성가신 중력이없는 저중한 차원 세계와 동등한 것으로 볼 수 있다는 것을 이해하는 것입니다. 이것은 유명한 광고/CFT 이중성입니다. 이 개념은 공간이 기본이 아닐 가능성을 열어줍니다. 오히려, 그것은 출현 할 수 있습니다. 내 작품의 많은 부분이 그것에 관심이 있습니다 :공간이 포함되지 않은 이론 개발.

최근에 발산되는 입자를 측정하여 블랙홀의 수평선 뒤에서 볼 수 있는지 생각하는 데 큰 진전이있었습니다. 여기에는 이전에 떨어진 것에 대한 스크램블 된 메시지가 포함될 수 있습니다.

블랙홀과 광고/CFT는 어떻게 정보가 공간의 기초가 될 수 있다는 개념을 어떻게 이끌어 냅니까?

양자 역학에는 단일성이라는 속성이 있으며, 이는 미세한 수준에서 정보를 파괴 할 수 없음을 보장합니다. 그러나 Stephen Hawking은 정보가 블랙홀 증발로 파괴되어 역설을 만드는 것으로 계산했습니다. 정보의 파괴로 인해 발생하는 중력과 양자 역학 사이에 긴장이 있습니다.

우리는 또한 무지 또는 정보 부족의 척도 인 블랙홀의 엔트로피가 블랙홀의 표면적과 같습니다. 연결 영역, 엔트로피 및 정보가 분명히 진행되고 있습니다. 당신은 그것을 느낄 수 있지만, 그것이 무엇인지 모르기 때문에 사람들은 그것에 대해 무엇을 말해야할지 느끼고 있습니다.

우리가 보는 한 가지는 Ads Universe의 부피의 공간 구조가 경계에서 어떻게 나타나는지입니다. 예를 들어, 공간이 기본적이지 않을 때 우주 내부의 지점 A에서 B 지점 B로 객체를 이동할 수 있다는 것은 무엇을 의미합니까? 이제 공간의 양의 두 영역이 연결되면 "평평한 세계"경계에서 해당 변수가 양자 적으로 얽혀 있다는 주장이 있습니다. 그것은 그들이 서로에 대한 정보를 포함한다는 것을 의미합니다. 하나를 측정하면 다른 사람에 대해 알려줍니다. 매우 아름다운 아이디어이며 휠러의 IT-BIT 개념에 대한 구체적인 실현 :이러한 양자 정보가 얽힘을 통해 연결되어 있지 않으면 공간이 없을 것입니다.

당신은 우리의 3D 우주가 평평한 땅에서 얽힌 1과 0에 의해 생성 된 착시 일 수 있다고 말하고 있습니까?

문자 그대로 생각하는 것은 완전히 공정합니다. 그러나이 아이디어를 얼마나 멀리 할 수 ​​있는지에 대한 논쟁은 계속됩니다.

문자 그대로의 해석은 무엇입니까?

이 단계에서 말하기는 어렵습니다. 어려움의 일부는 공간이 등장한다는 의미에 대한 어휘가 필요하다는 것입니다. 우리의 관점에서, 공간은 멋지고 매끄럽게 보입니다. 우리는 그들 사이에 매끄러운 선을 그릴 수 있다면 A와 B가 공간에 연결되어 있다고 말할 수 있습니다. 그러나 이제 현미경을 가지고 작은 지역을보고 있다고 가정 해 봅시다. 가까이서, 당신은 양자 역학의 모든 것들과 마찬가지로 공간 자체가 미친 것처럼 변동하고 튀어 오르고 찢어지는 것을 기대할 모든 이유가 있습니다. 이 경우 A가 B 옆에 있다고 말하는 것이 무엇을 의미합니까?

우리는 더 미묘한 우주 아이디어에 마음을 열어야합니다. 우리의 상상력은 큰 동물로서 우리의 일상 경험과 밀접한 관련이 있기 때문에 어렵습니다. 그러나 누군가가 20 년 전에 내가 이것에 대해 전혀 이야기 할 수 있다고 말한 적이 있다면, 나는 기회가 없다고 말했을 것입니다. 아마도 20 년 후에 우리는 당신의 질문에 대한 답을 얻을 것입니다.

우리는 아직 실험에서 양자 중력을 조사 할 수 없습니다. 실험에 제한되지 않을 때 외설적 인 아이디어가 어떻게 작동하는지 어떻게 알 수 있습니까?

그것이 바로 그 일입니다. 자연 법칙의 수학적 일관성은 과감한 제약입니다. 나는 사람들이 일련의 규칙에 동의한다면 얼마나 많은 일을 할 수 없는지 감사하지 않습니다.

때때로 이론 물리학의 진보는 가정을 제거 할 때 발생합니다. 규칙과 일치하는 많은 이론을 도출하고 이론이 그들이 생각해야 할 현상을 설명하지 않으면 규칙에 의문을 제기하는 것이 완벽합니다.

예를 들어, 작년에 일부 동료들과 나는 당신이 두 개의 중력 우주를 얽히면 어떻게 될지 연구했습니다. 두 우주가 연결되어 있지 않다고 가정합니다. 그들은 분리됩니다. 아인슈타인의 공간 그림은 A에서 B 로의 경로가없는 경로로 분리 된 우주가 완전히 절단되어야합니다. 그러나 우리는 그 가정을 수정했습니다. 우리는 양자 중력의 야생 변동이 맹렬한 연결을 확립 할 수 있도록합시다. 그것은 말이 될 수 있습니다!

우리는이 조정이 계산이 작동한다는 것을 발견했습니다. 양자 중력의 계산 규칙이 분리 된 우주가 순간적으로 연결되게한다는 데 동의하면 명백한 정보 역설을 피할 수 있습니다.

물리학의 첫 번째 접근 방식으로 무엇을 할 수 있습니까?

나는 한때“Babel의 도서관 :중력 열역학의 기원”이라는 논문을 썼습니다. 이 이름은 넌센스처럼 보이는 책들로 가득 찬 신비한 도서관에 대한 Jorge Luis Borges의 짧은 이야기에서 영감을 받았습니다. 결국 사서는이 도서관에 가능한 모든 편지 시퀀스가 ​​포함되어 있음을 알고 있습니다. 거의 모든 시퀀스는 기본적으로 무작위이지만 가끔씩 누군가의 삶에 대한 실제 이야기가 있습니다.

우리는 블랙홀이 포함 된 정보를 배열 할 수있는 방법의 모음 이이 라이브러리와 같다고 주장했다. 책과 마찬가지로 블랙홀의 "마이크로 스테이트"는 미세한 조각의 거의 임의의 조합으로 구성됩니다. 정보는 보존되지만 회복하기가 불가능합니다.

또 다른 시간에 우리는 아무것도 거품을 조사했습니다. 차원이 너무 많은 특정 우주에서, 당신이 여분의 차원을 낭비 할 때,이 우주는 내부에 공간이없는 거품을 만드는 불안정성을 개발할 수 있습니다.

나는 이것에 매우 관심이 없었다. ADS/CFT의 언어에서, 평평한 세계의 기본 자유도가 더 이상 얽히지 않을 때 공간의 부피가 없을 때의 거품이 발생합니다. 그러나 그 [Qubits]는 여전히 평평한 세상에 있습니다. 아무것도 아닙니다. 그것은 일입니다. 물건은 공간을 만들기위한 올바른 방법으로 얽매이지 않지만 아무것도없는 상태에는 여전히 정보가 있습니다.

과학적 추론과의 첫 만남은 무엇입니까?

제가 2 학년 때 우리는 인도 캘커타에서 살았으며 주말에 야채 쇼핑을 갈 것입니다. 우리는이 서점들에게 건물의 벽에 매점이 내장 된 것을 통과 할 것입니다. 나는 손을 잡을 수있는 책을 소중히 여기었다. 아빠는 현지 상점에서 상자를 포장하여 책장을 조금 만들었고, 나는 몇 권의 책을 정렬하여 계산할 것입니다. 인생에서 나의 야망은 언젠가 100 권의 책을 소유하는 것이 었습니다.

어느 날 나는 유명한 과학자들의 Wonder Book 라는 책을 집어 들었다. . 특히 나는 Antonie van Leeuwenhoek을 기억합니다. 그는 학위가 없었습니다. 그는 멋진 곳에서 일하지 않았습니다. 그는 렌즈 그라인더였습니다. 그러나 그는 지능적이고 호기심 많은 사람이었고, 그래서 그는 렌즈를 사용하여 첫 번째 현미경을 조립하고 현미경의 전 세계를 발견했습니다. 나는 이것을 읽고 과학이 당신이 할 수있는 일이라는 것을 깨닫는 것을 기억합니다. 과거에는 지혜를받지 못했습니다. 그때부터 나는 인생에서 내가 무엇을할지 알았다.