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要完成这些,还需要一点点工作。QCD与马尔达西纳的理论并不是完全相同,但是主要的差异可以通过对AdS的一种简单修正来消除。回顾AdS,让我们从一个非常接近边界的位置来看(最后一个可见的魔鬼的地方)。我把那个边界叫做UV-胚[220]。UV的意思为紫外,这个术语也用来形容短波长的光。(这些年来紫外这个词,开始代表那些在小尺度上的任何现象。在这里,这个词讲的是埃舍尔画中边界附近渐渐缩小成无穷小的天使和魔鬼。)UV-胚这个词中,胚这个字确实是用词不当,但是因为它已经那么叫了,所以我也就用它了。UV-胚是一个接近于边界的面。
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想象一下离开UV-胚进入内部,在那里魔鬼以平方的速率无限地变大,时钟也以平方的速率无限地变慢。当我们走向AdS深处的时侯,UV-胚附近那些既小又快的物体,变得又大又慢。但是AdS并不是描写QCD的正确的理论。虽然区别并不是很大,但是修正的空间需要它自己的名字;我们称其为Q-空间。就像AdS一样,Q-空间也有一个UV-胚,那里物体变小变快了,但是不像AdS,它有第二边界,被称为IR-胚(IR的意思是红外,一个用来描述长波长光的词)。这个IR-胚是第二个边界——一块难以渗透的屏栏,在那里天使和魔鬼达到最大。如果UV-胚是一块带有无限深裂缝的天花板,那么Q-空间是一个普通的有天花板有地面的房间。如果忽略时间维度,仅仅画二维的空间维度,那么AdS和Q-空间看起来就是:
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设想把一根弦状的粒子放入Q-空间,一开始放在UV-胚的附近。就好像有许多天使和魔鬼围绕着它,它将看起来十分的小——很可能是普朗克尺度的——而且极快速的振动。但是,如果同样的粒子移向IR-胚,它似乎会变大一些,就像被投影到一个后退的屏幕上。现在观察弦的振动。振动可以定义某种时钟,而且就像所有的钟一样,当它接近UV-胚的时候它高速振荡,当它移向IR-胚的时候速度就渐渐慢下来。一根IR边界附近的弦,不仅看起来是一根收缩的UV弦被放大的巨型版本,而且它会慢很多。这个区别听起来像真实的苍蝇,与它们的电影图像的区别一样——或者是基本弦和它们的核对应物的区别一样。
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如果弦论中极其微小的普朗克尺度粒子“生活”在UV-胚附近而它们的放大版本——强子——生活在IR-胚附近,那么它们之间相隔多远呢?从某种意义上来说,并不是那么远;你只需要往下穿过大约66个魔鬼方块就能从普朗克尺度的物体到达强子。但是,记住每一步都是要比前面的大2倍。倍增66次等于膨胀了1020倍。
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对于基本弦和核物理之间的相似性有两种观点。一种相对保守的观点是认为它们是偶然的,或多或少就像原子和太阳系一样。这种相似性在原子物理的早期是有用的。尼尔斯·玻尔,在他的原子理论中用了牛顿用在太阳系的同样的数学。但是玻尔和其他任何人,都没有真正认为太阳系就是原子的放大版本。根据这种相对保守的观点,量子引力和核物理之间的联系只是一个数学上的类比,但是这个重要的类比,使得我们可以应用引力的数学,来解释某些核物理的特性。
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让人更为兴奋的观点是,核弦跟基本弦实际上是同一样东西,只不过是通过透镜的扭曲使得它们的图像延伸速度减慢。根据这种观点,当一个粒子(或者弦)被放置在UV-胚附近时,它看起来很小,能量很高而且运动很快;所以它必定是一根基本弦。例如,一根在UV-胚上的闭弦会是一个引力子。但是同样的弦,如果它移动到了IR-胚附近,尺寸变大,速度变慢。从任何方面看,它看起来表现得都像一个胶子球。在这种观点中,引力子和胶子球是完全相同的东西,只是它们在胚上的位置不同。
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设想一对引力子(在UV-胚附近的弦)要相互碰撞。
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如果它们有足够的能量,当它们在UV-胚附近相撞时,一个普通的小型黑洞会形成:一个团能量会留在UV-胚上。这可以想象成一滴流体悬挂在天花板上面。组成它的视界的信息是普朗克尺度的。
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这当然是一个我们可能永远无法做的实验。
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但是现在把引力子换成是两个原子核(在IR-胚附近的)并使它们相互撞击。
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IR-胚附近即将相撞的两个原子核
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这时对偶性显示其威力。一方面,我们可以用四维版本来看,在那里两个物体碰撞并形成一个黑洞。这时黑洞在IR-胚附近,就像地板上的一个巨大的水坑。这需要多少能量呢?要比在UV-胚附近形成黑洞少得多。实际上,对于RHIC来说这个能量很容易达到。
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另一方面,我们还可以从三维的角度来看这个问题。在这种情况下,强子或原子核碰撞,并产出一堆夸克和胶子。
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起初时,在任何人都没有意识到QCD可能会与黑洞物理有关系的时候,QCD的专家们已经预计到碰撞所产生的能量,会以一团粒子气的形式再次出现,这团气体不遇到任何阻力,并快速地散开。但是他们所看到的则完全不同:能量凝结成团,看起来很像一团流体——称为热夸克汤。热夸克汤并不真是什么流体,它有一些令人惊讶的流动特性,与黑洞的视界极为相似。
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所有的流体都具有黏滞性。黏滞性是一种作用在流体中,有相对滑动的各个层面之间典型的摩擦力。黏度是一个物理量,用来区别黏滞性很强的流体,如蜂蜜,与不太黏的流体,如水。黏度并不只是一个定性的概念。而对于每一种流体来说,有一个精确的数值测量被称为剪切黏度[221]。
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理论学家们一开始就用了一些标准的近似方法,并得出结论:热夸克汤具有很高的黏度。而最终结果却是它的黏度小得令人惊讶[222]。除了一些了解弦论的核物理学家,每个人对此都感到很意外。
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根据对黏度的某种定量测量,热夸克汤是科学领域所知道的黏度最小的流体——要比水的黏度小很多。即使是超流体液氦(小黏度的前冠军)也要比它黏得多。
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自然界中有什么东西,可以与热夸克汤的这种低黏度相匹敌呢?有,但是并不是一种通常流体。一个黑洞的视界在它被扰动时表现得也像一个流体。例如,一个小的黑洞掉进了一个大黑洞里面,大黑洞的视界上会产生一个临时的突起,类似于一滴蜂蜜,滴在一壶蜂蜜上面所产生的突起。这个视界上的突起就像在一个黏性流体一样传播。很久以前,黑洞物理学家们计算了视界的黏度,当转换成流体的语言时,它很轻松的击败了超流体氦。当弦论学家开始猜测黑洞和核碰撞之间的联系的时候[223],他们意识到所有东西中热夸克汤,是最类似于黑洞视界的东西。
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