宇宙是全息图吗？百年前的薛定谔方程依然是关键

薛定谔提出改变经典物理学的薛定谔方程一百年后，物理学家们仍在追逐圣杯：一个将量子力学的奇异世界与广义相对论的宇宙尺度融合在一起的统一理论。

在犹他州立大学，研究人员正在利用一种名为全息原理的激进理念来弥合这一鸿沟。通过构建精确的数学模型，他们正在探索实验无法触及的地方——时空和引力的边缘。

薛定谔方程：物理学的一次量子飞跃

就在一百年前，奥地利物理学家埃尔温·薛定谔，就“盒子里的猫”——提出了一个彻底改变科学的方程。薛定谔方程成为了量子力学的基石之一，为科学家提供了一个强大的工具来计算一个系统的波函数及其随时间如何动态变化。

犹他州立大学物理学家阿贝·卡蒂亚尔（Abhay Katyal）表示：“量子力学与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论并列为现代物理学的两大支柱。挑战在于，半个多世纪以来，科学家们一直在努力调和这两种理论的不协调性。”

协调不兼容的领域

量子力学主宰着原子和亚原子粒子的奇异世界。而广义相对论则解释了引力如何作用于恒星、行星和星系等巨大物体。这两种理论在各自的领域都取得了巨大的成功，但当科学家试图将它们结合起来应用时，就会产生冲突。

物理学中的许多未知问题都有各自的解释，但这些解释往往互不相容，量子引力试图将这些理论结合起来，但直到今天，我们还不知道量子引力到底是什么。

犹他州物理学家深入研究全息原理

在寻找正确的量子引力理论的过程中，瓦雷拉、卡蒂亚尔与犹他州立大学博士后研究员里塔布拉塔·巴塔查里亚（Ritabrata Bhattacharya）描述了他们在测试全息原理方面取得的进展。他们认为，全息原理是任何有效量子引力理论的关键属性。该团队最近在美国物理学会的《物理评论快报》上发表了他们的研究成果。他们的研究得到了美国国家科学基金会基本粒子物理理论项目的支持。

瓦雷拉表示：“提出的量子引力理论很难通过实验检验，因为我们目前还没有技术来预测在极高能量或极小尺度下发生的效应。对于理论物理学家来说，一个精确的数学模型就像实验物理学家的仪器一样：它可以用来预测物理世界。”

对于 USU 团队来说，全息原理是推动物理学思想迈向新前沿的工具。它突破了物理学的界限，全息原理可能是我们预测量子引力的理想模型。