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現代物理學最大的挑戰之一是找到一種單一或“統一”的理論，可以在單一框架中描述所有自然定律。 它連接了當今科學家用來理解現實的兩個偉大（且不可調和的）理論：愛因斯坦的廣義相對論，它在很大程度上描述了宇宙； 和量子力學，從原子層面描述我們的世界。 這兩種成功的理論為何能夠結合在一起，是科學面臨的最大謎團之一。
如果得到證實，這種“量子記錄”理論將包括對現實的宏觀和微觀描述，我們的理論還將對當今無法實現的現象（例如黑洞或宇宙創造的瞬間）提供深入的了解。
但如何獲得呢？ 近一個世紀以來，一代又一代的物理學家一直試圖弄清楚為什麼適用於微小領域的定律在我們周圍的宏觀世界中不起作用，反之亦然，但沒有成功。 現在，瑞典查爾姆斯理工大學和美國麻省理工學院的研究小組在《自然通訊》上發表了一篇文章，他們認為，主宰宇宙的力量——引力是大規模產生的。 。 實際上來自量子世界。 為了得出這個非凡的結論，研究人員求助於高等數學和所謂的“全息原理”。
該研究的合著者丹尼爾·佩爾森（Daniel Persson）解釋說：“我們努力理解自然的眼睛，而書寫這些定律的語言就是數學。 當我們尋找物理學問題的答案時，它們通常也會引導我們在數學方面有新的發現。 這種相互作用在尋找量子引力時尤其突出，因為在量子引力中進行實驗極其困難。”
需要對其黑洞進行這種統一描述的現象的一個例子。 當一顆足夠重的恆星在其自身引力作用下塌縮，使其所有質量集中在一個極小的體積中時，就會形成黑洞。 對黑洞量子力學的描述仍處於起步階段，但它涉及到令人驚嘆的高等數學。
在統一理論的情況下，該文章的第一作者羅伯特·伯曼（Robert Berman）解釋說，“挑戰在於描述重力激增是如何形成為‘湧現’現象的。 正如液體流動等日常現像是由單個液滴的混沌運動產生的一樣，我們想要描述重力如何在微觀層面上從量子力學系統中產生。”
以這種方式開始，研究人員在稱為“全息原理”的量子礫石簡化模型中演示了礫石如何從特殊的量子力學系統中出現。
“利用我之前研究過的數學技術，”伯曼繼續說道，“我們能夠以比以前更精確的方式解釋引力如何從全息原理中產生。”
新物品還可能提供一種處理神秘暗能量的新方法。 在愛因斯坦的廣義相對論中，引力被描述為一種幾何現象。 就像一張新舖的床會在人的重量下彎曲一樣，重物也會彎曲時空，即構成宇宙的“結構”。
但根據愛因斯坦的理論，即使是真空，即宇宙的“真空狀態”，也具有豐富的幾何結構。 如果我們用顯微鏡放大並觀察這個空隙，我們會看到微小的波動或量子機械波，稱為暗能量，這種神秘的形成能量被認為是造成宇宙加速膨脹的原因。
這項研究可能會給人們帶來關於這些量子力學微觀波如何產生的新見解，以及愛因斯坦引力理論和量子力學之間的關係，這是科學家們幾十年來一直在嘗試的。
佩爾森總結道：“這些結果為證明全息原理的其他方面提供了可能性，例如黑洞的微觀描述。 我們也希望未來能夠利用這些新見解在數學領域開闢新天地。”
