双CFT中标量场相关相关算子的典型潜力。路径表明虫洞中从τ=−∞到τ=∞的标量演化，以及宇宙学中从大爆炸到大紧缩的演化。电位的初始正值可以在减速和崩溃之前引起加速扩张的阶段。来源： 物理评论快报 （2023 年）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.130.221601
理论物理学家长期以来一直试图设计一个完整的引力理论，也可以解释量子力学现象，而现有的模型却没有。这样的理论可以共同解释过去几十年观察到的许多复杂的物理和宇宙学现象。
马里兰大学和不列颠哥伦比亚大学的研究人员最近进行了一项理论研究，探索全息术（一种包括传统全息图某些特征的量子引力方法）可用于描述量子力学现象的可能性。他们的论文发表在 《物理评论快报》 上，引入了一个理论论点，该论点可能表明可观测的宇宙学现象与支撑虫洞时空的物理学之间存在联系。
“几十年来，提出包括量子力学物理学在内的引力理论一直是理论物理学的主要前沿领域，”进行这项研究的研究人员之一Mark Van Raamsdonk告诉 Phys.org。“这对于真正理解黑洞和大爆炸的物理学，并朝着完全统一的物理学理论取得进展是必要的。
“我们现在通过一种称为全息术的方法拥有完全一致的量子引力模型，其中引力物理学被编码在一个更简单，低维的非引力量子系统中。全息引力理论已经教会了我们很多关于黑洞的物理学，甚至关于时空的基本性质，但到目前为止，在理解大爆炸的现实宇宙时空方面还没有太大进展。
Van Raamsdonk及其同事最近工作的主要目标是使用全息方法描述宇宙学时空的物理学。时空本质上需要将空间的三个维度和时间的一个维度组合成一个单一的四维流形，这支撑着大爆炸和宇宙膨胀等现象。
“我们认为，这些模型也可以解释我们宇宙膨胀正在加速的事实，但以与通常假设的不同的方式，”Van Raamsdonk说。“在所谓的Lambda-CDM（冷暗物质）模型中，最传统的解释是，我们有一个正的'宇宙常数'，一种在整个宇宙中始终具有相同密度的暗能量。我们认为，全息模型也可以自然地解释宇宙加速，但它们是通过密度随时间变化的暗能量来实现的。
全息模型表明，在某些时候，暗能量的密度降低到零以下，达到负值。这反过来可能导致宇宙减速并最终重新坍缩，这有时被称为“大紧缩”。因此，Van Raamsdonk和他的同事提出，这些模型可能因此为宇宙学加速提供不同的视角。
“我们观察到，全息术产生的量子引力模型可以以一种新颖的方式自然地解释宇宙学加速，暗能量的变化最终变成负能量，”Van Raamsdonk说。“我们不确定我们的宇宙是否以这种方式运作，但这是我们可以在宇宙学观测中寻找的东西。
这组研究人员最近的工作提供了一个新的视角，可能有助于对尚未解决的宇宙学问题的理论理解。Van Raamsdonk和他的同事已经进行了进一步的研究，将他们的预测与现有的宇宙学观测结果进行了比较。
“我们已经将我们这类模型的预测（暗能量减少）与我们从宇宙膨胀的直接观察中看到的预测进行了比较，看看这些预测是否一致，”Van Raamsdonk补充道。“和我的学生克里斯·沃德尔（Chris Waddell）一起，我们研究了IA型超新星的最新红移与亮度数据。这些观测可以定量地告诉我们过去六七十亿年来宇宙的膨胀是什么样子的。虽然数据不能明确告诉我们暗能量是否在减少，但我们发现，大多数可以接受数据的模型目前确实具有减少的暗能量。
在接下来的研究中，研究人员还希望更好地了解他们设计的模型类别将预测宇宙微波背景的物理学和宇宙中星系的分布。这将使他们能够将这些预测与最近的观察结果进行比较。
更多信息： 斯特凡诺·安东尼尼等人，《从全息虫洞加速宇宙学》， 《物理评论快报 》（2023 年）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.130.221601
期刊信息： 物理评论快报