ER=EPR,一個讓愛因斯坦再次驕傲的方程,揭示了一個怎樣的宇宙?

ER=EPR，一個讓愛因斯坦再次驕傲的方程，揭示了一個怎樣的宇宙？

ER=EPR這個被譽為讓愛因斯坦再次感到驕傲的方程究竟描述了什麼？在這個世界裡，引力支配著宇觀星系的運動，量子支配著微觀粒子的運動，智能則支配著人類這種宏觀智慧生命的行動，這三種完全不同尺度的現象，看上去似乎毫無關係，然而現代物理學越來越多地研究卻表明，它們之間可能存在不可忽視的聯繫。

首先我們要知道，量子糾纏是根據愛因斯坦，為了反駁玻爾為首的哥本哈根學派的量子力學解釋，從而提出的一個稱為EPR悖論設計的思想實驗。即愛因斯坦、波多爾斯基、羅森悖論，三人於1935年5月，在《物理評論》上聯名發表了一篇名為《可以認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎？》的論文。藉此對量子力學提出了強勁的質疑。很少有人知道，愛因斯坦等人根據量子力學設計了精巧的實驗，他們通過高能光子照射特殊晶體，讓特殊晶體的外層電子躍遷兩個能級，然後在回落時放出一對低能光子，也就是說每回落一個能級就會釋放出一個，基於守恆定律，你會發現被放出的一對光子的量子態，存在某些關聯，比如偏振。

根據哥本哈根學派的解釋來看，這對量子態，即微觀粒子狀態的統稱，在存在關聯的光子被測量到以前，量子態都會呈現出不確定的特性。由於這對光子的量子態存在關聯，這意味著一個光子的狀態被確定的同時，另一個光子的對應量子態也被確定了。

最近幾十年來，理論物理學家索恩將興趣點從蟲洞研究轉移到了引力波探測，並在2017年，因首次探測到引力波獲得了諾貝爾物理學獎。另外，人們對蟲洞的研究的基本思想，也在近10年發生了顯著的改變，人類甚至可以將蟲洞研究的新思想來源，概括為一個物理公式，也就是由普林斯頓高等研究院，曾因提出ADS/CFT對偶理論名聲大噪的，胡安馬爾達西那和史丹福大學的倫納德薩斯坎德，在2013年拋出了重磅炸彈ER = EPR。這個公式首次將蟲洞與量子糾纏聯繫在了一起。

ER的全稱為愛因斯坦-羅森橋，這是愛因斯坦和納森羅森在研究廣義相對論方程時，提出的一種不可穿越的蟲洞，EPR則是愛因斯坦-波多爾斯基-羅森這三位科學家姓名首字母的縮寫，你知道嗎？波多爾斯基是一名俄籍美國物理學家，而EPR在物理中，是指一對相互糾纏的粒子，原本ER與EPR兩個概念是毫無干係的。因為愛因斯坦-羅森橋是描述大尺度宏觀現象的廣義相對論的產物，EPR是對微觀世界的量子糾纏行為的描述。

要知道，量子糾纏在大尺度上很容易因為退相干而消失，如果我們將黑洞視為量子系統而非經典物體，就有可能會出現，兩個高度糾纏的黑洞組成的系統，當人們對這種糾纏態進行仔細研究後，就會發現這種糾纏態對應的時空，可以看作一個不可穿越的蟲洞連接了兩個黑洞，這就是ER = EPR的真正含義，嚴格來說，ER = EPR不是一個數學或者物理方程式，它更像一個標語，強調著量子糾纏和時空之間存在著深刻的內在聯繫，假設這種聯繫存在，這說明它不僅可以自然而然地，將現代物理學的兩大基石，即廣義相對論和量子力學聯繫起來。此外，它還暗示了量子糾纏，在時空結構的呈現中扮演了重要角色。

或許你會感到困惑，人們為何要將量子糾纏與蟲洞聯繫在一起。首先我們要明白黑洞的幾個性質，黑洞是彎曲的時空區域，與大家熟知的，相對而言未被扭曲的空間大不相同。其中的一個顯著特徵是人們能夠將它的幾何結構分隔為兩個區域，一個是空間被彎曲，但物體和信息仍能逃離的外部區域，另一個是物質和信息衝進去後，就再也無法逃逸出來的內部區域，因為內部和外部被一個名為事件視界的表面分隔開來。廣義相對論告訴我們，視界只是一個想像出來的表面，當一名太空人穿越視界之際，他並不會在該區域內感到任何異樣。不同的是，一旦穿過它，這名空間旅行者，將註定被擠壓進一個有著巨大曲率，且無法逃離的區域，其實，黑洞內部相對外部而言，實際上是在未來，因此旅行者無法逃離，所以他無法穿越回過去。

在愛因斯坦提出廣義相對論的一年後，德國物理學家卡爾史瓦西，找到了愛因斯坦方程的一個最簡單的解，還指出了如今被稱為黑洞的天體的概念，你知道嗎？史瓦西計算出的時空幾何結構，尤為出人意料，以至於科學家直到20世紀60年代才真正理解，這個結構描述的其實是連接兩個黑洞的蟲洞，從外部看，兩個黑洞是相距很遠的兩個獨立實體，然而它們竟共有一個內部區域。在1935年的論文中，愛因斯坦和他的合作者內森羅森預料到，這個共有的內部是某種蟲洞，由於當時他們未能完全理解，蟲洞代表的幾何結構，從而使得蟲洞也被稱為愛因斯坦－羅森橋。

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