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物理学家研究真人麻将如何可能起泡并碰撞

由于它们无法在假设的多重真人麻将中相互膨胀和碰撞时产生真实的真人麻将,因此物理学家正在研究该过程的数字和物理类似物。
肥皂泡的特写照片,上面有一个斑点,看起来好像一定是来自碰撞。

如果我们的真人麻将是一个在较大的多元真人麻将中膨胀的气泡,则它可能会与附近的气泡碰撞而留下疤痕。

菲尔·德金格/科学来源

我们看不到的是什么?这个问题似乎无法回答。尽管如此,一些真人麻将学家还是有一个回应:我们的真人麻将是一个膨胀的泡沫。在它的外部,存在着更多的气泡真人麻将,它们都沉浸在永恒膨胀和充满活力的海洋中-多元真人麻将。

这个想法是两极分化的。一些物理学家拥抱多元真人麻将来解释 为什么我们的泡沫看起来如此特别 (只有某些气泡可以容纳生命),而其他气泡则拒绝做出无法检验的理论(因为它预测了所有可能的真人麻将)。但是一些研究人员希望他们还不够聪明,无法得出理论的确切结果。

现在,各个团队正在开发新的方法,以准确推断多元真人麻将泡沫以及这些泡沫真人麻将碰撞时会发生什么。

“这是一个远景,”他说 乔纳森·布雷登(Jonathan Braden)是参与这项工作的多伦多大学的真人麻将学家,但他说,这是在寻找证据,“寻找您认为永远无法测试的东西。”

多元真人麻将假说源于努力了解我们自己真人麻将的诞生。在真人麻将的大规模结构中,理论家们看到了真人麻将婴儿期爆发性爆炸式增长的迹象。在1980年代初期,随着物理学家研究太空可能如何开始膨胀和停止膨胀,出现了令人不安的情况。研究人员意识到,尽管空间可能已经停止在此处(在我们的气泡真人麻将中)和那里(在其他气泡中)膨胀,但量子效应应该继续使大部分空间膨胀,这就是所谓的永恒膨胀。

气泡真人麻将及其周围环境之间的差异归结为空间本身的能量。当空间尽可能地空着并且不可能损失更多的能量时,它就存在于物理学家所谓的“真”真空状态中。想想一个躺在地板上的球-它不能再跌落了。但是系统也可以具有“错误”的真空状态。想象一个在桌上的碗里的球。当或多或少的停留姿势时,球可能会旋转一点。但是足够大的震动会在真正的真空中将其降落在地板上。

在真人麻将学背景下,空间同样可能陷入虚假的真空状态。虚假真空的斑点有时会松弛成真实真空(可能是通过随机量子事件),并且这个虚真空将以膨胀气泡的形式向外膨胀,以虚假真空的多余能量为食,此过程称为虚假真空衰减。正是这个过程使我们的真人麻将开始爆炸。 “真空泡沫可能是我们真人麻将历史上的第一件事,” 希拉尼亚·佩里斯(Hiranya Peiris)是伦敦大学学院的真人麻将学家。

但是物理学家为预测真空气泡的行为付出了巨大的努力。泡沫的未来取决于累加的无数分钟细节。气泡也迅速变化-它们的壁在向外飞行时接近光速-并且具有量子机械随机性和波动性。关于这些过程的不同假设给出了相互矛盾的预测,而无法分辨出哪些可能与现实相似。好像是“物理学家很难处理很多事情,把它们都弄糊涂了,然后说,‘快去弄清楚发生了什么,’”布雷登说。

由于他们无法在多元真人麻将中产生实际的真空气泡,因此物理学家一直在寻求它们的数字和物理类似物。

最近有一组人通过简单的模拟哄骗了类似真空气泡的行为。研究人员包括 约翰·普里斯基尔是加州理工学院著名的理论物理学家,他是“您能想到的这个问题的[最婴儿]版本”一书的合著者 阿什莉·米尔斯泰德(Ashley Milsted) 简而言之:大约1000条数字箭头的线,可以向上或向下指向。一串主要是向上的箭头与一串基本上是向下的箭头相遇的地方标记为气泡壁,通过翻转箭头,研究人员可以使气泡壁移动并碰撞。在某些情况下, 这个模型完美地模仿了行为 自然界中更复杂的系统。研究人员希望使用它来模拟虚假的真空衰减和气泡碰撞。

刚开始时,简单的设置并没有切实可行。当气泡壁碰撞在一起时,它们完美地反弹,没有任何预期的复杂混响或颗粒流出(以倒转箭头的形式出现)。但是,在添加了一些数学运算之后,研究小组看到了碰撞的墙壁,喷出了高能粒子-随着碰撞的加剧,出现了更多的粒子。

但是结果出现在 12月预印本,预示了传统计算在此问题上的死胡同。研究人员发现,随着最终粒子的混合,它们变得“纠缠”,进入共享的量子态。每增加一个粒子,它们的状态就会成倍增长,即使在最强大的超级计算机上,它们的模拟也令人窒息。

出于这个原因,研究人员说,关于气泡行为的进一步发现可能必须等待成熟的量子计算机-这种设备的计算元素(量子位)可以处理量子纠缠,因为他们亲身经历了量子纠缠。

同时,其他研究人员希望让自然界为他们做数学。

迈克尔·斯潘诺夫斯基史蒂文·亚伯英国达勒姆大学(Durham University)的物理学家认为,他们可以通过使用与真空具有相同量子规则的仪器来回避棘手的计算。 Spannowsky说:“如果您可以在自然实现的设备上对系统进行编码,则无需进行计算。” “这更多的是实验,而不是理论上的预测。”

该设备被称为量子退火炉。这是一台有限的量子计算机,它专门通过让qubit找出可用的最低能量配置来解决优化问题,这一过程与错误的真空衰减无异。

Abel和Spannowsky使用称为D-Wave的商用量子退火仪,对大约200量子比特的字符串进行了编程,以模拟具有高能态和低能态的量子场,类似于虚假真空和真实真空。然后,他们放开系统,观察前者如何演变为后者-导致真空气泡的产生。

实验,在 预印本 去年6月,仅验证了已知的量子效应,没有揭示有关真空衰减的任何新信息。但是研究人员希望最终使用D-Wave超越当前的理论预测。

第三种方法旨在将计算机抛在后面并直接吹泡泡。

很难以近乎光速膨胀的量子气泡,但是在2014年,澳大利亚和新西兰的物理学家 提出了一种方法 在实验室中使用一种称为Bose-Einstein冷凝物(BEC)的奇特状态制造一些样品。当冷却到几乎绝对为零时,薄薄的气体云会凝结成BEC,其不常见的量子力学特性包括与另一个BEC干涉的能力,就像两个激光可以干涉一样。该小组预测,如果两种凝结物以正确的方式干涉,那么实验者应该能够捕获凝结物中形成的气泡的直接图像,这些图像的作用类似于推定的多重真人麻将的气泡。

佩里斯说:“由于这是一个实验,因此它包含了自然界想要加入的所有物理学,包括量子效应和经典效应。”

佩里斯(Peiris)领导一个物理学家研究小组 如何稳定冷凝水混合物 避免因无关影响而崩溃。经过多年的工作,她和她的同事们终于准备好进行原型实验,他们希望在未来几年内吹出冷凝水。

如果一切顺利,他们将回答两个问题:气泡形成的速度,以及一个气泡的膨胀如何改变附近另一个气泡膨胀的几率。布雷登说,这些查询甚至都无法用当前的数学来表达。他为这项实验的理论基础做出了贡献。

这些信息将帮助像Braden和Peiris这样的真人麻将学家准确地计算出遥远的过去,来自邻近泡沫真人麻将的重击可能会使我们的真人麻将颤动。此类遭遇可能造成的伤痕是天空中的圆形冷点, 佩里斯和其他人正在寻找 并没有找到。但是其他细节(例如碰撞是否还会产生引力波)则取决于未知的气泡特征。

如果说多元真人麻将只是海市rage楼,那么物理学可能仍会受益于为发现它而开发的各种工具。理解多元真人麻将就是要理解无处不在的空间物理学。

虚假的真空衰减“似乎像是物理学的一个普遍存在的特征,”佩里斯说,“我个人不相信纸笔理论的计算会帮助我们实现这一目标。”

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