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1700934496 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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1700934498 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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1700934500 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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1700934502 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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1700934504 设想一对引力子(在UV-胚附近的弦)要相互碰撞。
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1700934509 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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1700934514 这当然是一个我们可能永远无法做的实验。
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1700934516 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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1700934521 IR-胚附近即将相撞的两个原子核
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1700934523 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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1700934528 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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1700934530 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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1700934532 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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1700934534 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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1700934536 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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1700934538 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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1700934540 什么东西最终会成为这团流体呢?就像一个黑洞,热夸克汤也蒸发,变成了各种类型的粒子,包括核子、介子、光子、电子和中微子。黏度和蒸发仅是视界和热夸克汤共同特性中的两种。
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1700934542 在研究核流体的热潮中,人们希望能够知道有没有其他特性能够显示与黑洞物理是相类似的。如果这个潮流继续下去,将意味着我们拥有了一个非凡的机会来证明霍金和贝肯斯坦的理论,以及黑洞互补性原理和全息原理。这是一扇探究量子引力世界的至关重要的窗口,在那里尺寸被放大了,频率被减缓了,这样普朗克距离不再比质子小很多。
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1700934544 有人说和平只是战争之间的短暂间隙。但是在科学上却跟战争相反,托马斯·库恩说得很对:大部分“普通科学”发生在巨变之间,是一个长期的、平静的、单调的过程。黑洞战争导致了物理学定律的一次疯狂的重建,但是现在我们看到它已经在那些天天都要用到的更普通的物理学中起到作用。就像先前许多次的革命性的想法一样,全息原理正在从激进的范式,渐渐地转变成核物理学每天都要用到的工具。
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