也许现代科学中最引人入胜的尝试是正在进行的，旨在统一最大和最小尺度上的物理定律的工作。这意味着要找到一种方法，将引力与量子力学定律结合起来，以建立一个量子引力理论。
这项工作的一个核心理念是，我们宇宙的边界包含了描述宇宙内部发生的一切信息。这很奇怪，因为边界只有二维，而宇宙是三维的。不知何故，额外的维度是从其他维度的属性中涌现出来的。
物理学家称之为全息对偶，因为它类似于三维如何在二维全息图中出现。我们生活在一个涌现时空中的想法吸引了无数物理学家的注意，他们非常希望进一步探索这一概念。
全息之谜
现在，他们可能有了机会，这要归功于日本京都大学 Koji Hashimoto 及其同事的工作，他们找到了一种在简单的桌面实验中构建涌现时空的方法。他们的关键见解是，在某些条件下，时空可以在普通材料中涌现，就像全息图中的第三维度涌现一样。
Hashimoto 及其团队勾画出了可能发生这种情况的条件，并计算了物理学家如何发现这些涌现时空。如果他们是正确的，那么该团队的工作将为首次实验探测到涌现时空奠定基础。
首先是一些背景知识。全息对偶是物理学家在 20 世纪 90 年代提出的一个猜想的结果，目的是协调两种截然不同的宇宙理论。第一个是共形场论（CFT），它描述了最小量子尺度上的粒子物理学。第二个是反德西特空间，它用弦理论描述量子引力，并且通常需要许多维度来实现这一点。在大多数实际情况中，这些维度被紧致化了。
这个猜想是，共形场论和反德西特空间本质上是相同的，尽管它们的维度数量不同。在这种所谓的 AdS/CFT 对偶中，共形场论与反德西特空间精确对应，反之亦然。这种对应关系展示了我们额外的空间维度是如何从宇宙的低维度描述中涌现出来的。
但如果 AdS/CFT 对偶是正确的，Hashimoto 及其团队推断，也许在其他情况下，时空也可以涌现。例如，也许可以在一个一维边界内构建一个二维时空。
然后，他们探讨了这种情况可能发生的条件以及外部观察者如何看到它。
他们指出，使用一圈排列好的原子或分子细线来创建一维边界是很简单的。在正常情况下计算此类系统的外观也很简单。
然而，如果这个系统允许它自身时空的涌现，那么它应该与我们自己的时空相互作用，以一种可预测的方式扭曲它的外观，就像全息图一样。
Hashimoto 及其团队接着计算了由氯化亚鉈铜组成的系统中的这种扭曲的性质，该材料具有允许这种效应发生的量子特性。
环形力学
他们计算出，氯化亚鉈铜环的周长应约为 100 纳米，并需冷却至 0.1 开尔文。他们预测，如果它自身时空涌现，它会是什么样子。“低温相的成像与普通材料有明显区别，”研究人员说。
这项令人着迷的工作将使世界各地的物理学家们密切关注微小的氯化亚铜环，寻找涌现时空的迹象。至关重要的是，这是一个在配备了低温设施的任何材料实验室中都可以进行的实验。“这些粗略的计算表明……实验寻找时空涌现材料具有现实的可能性，”Hashimoto 及其团队说。
这意味着我们应该很快就会知道这种现象是否容易观察。如果容易，时空涌现材料的研究将在未来几个月内爆炸式增长。
当然，观察 Hashimoto 及其团队描述的一维系统中时空的涌现，并不一定意味着 AdS/CFT 对偶是正确的。但这无疑会引起那些希望它正确并且想要扩展观察以证实或证伪其量子引力理论的物理学家的极大兴趣。
为激动人心的时刻做好准备。
参考文献：时空涌现环，用于桌面量子引力实验：arxiv.org/abs/2211.13863
