ADS/CFT 통신

끈 이론
기본 객체
끈 우주 끈 브레인 디브레인
섭동 이론
보소닉 슈퍼스트링(I형, II형, 이형)
불안정한 결과
S-이중성 T-이중성 U-이중성 엠이론 F-이론 ADS/CFT 통신
현상학
현상학 우주론 조경
수학
거울 대칭 몬스트라스문샤인
관련개념 만물론 등각장 이론 양자 중력 초대칭 초중력 트위스터 끈 이론 N = 4 초대칭 양-밀 이론 칼루자-클레인 이론 멀티버스 홀로그래피 원리
이론가 아가나기치 아르카니하메드 아티야 은행 베렌슈타인 부소 클리버 커트라이트 딕크라프 디슬러 더글러스 더프 드발리 페라라 피슐러 프리단 게이츠 글리오찌 고파쿠마르 녹색 그린 징그럽다 거버 쿠코프 구스 핸슨 하비 호하바 호로위츠 기븐스 카흐루 카쿠 칼로스 칼루자 카푸스틴 클레바노프 크니즈니크 콘체비치 클라인 린데 몰다세나 만델스탐 마롤프 마르티네크 민왈라 무어 모틀 묵히 마이어스 나노풀로스 네스타세 네크라소프 네베우 닐슨 판 니에우웬후이젠 노비코프 올리브 오오구리 오브루트 폴친스키 폴리아코프 라자라만 라몬드 랜들 랜지바르대미 로체크 롬 사그노티 셰르크 슈바르츠 세이베르크 센 선커 시겔 실버스타인 신 스토다허 스타인하르트 스트로밍거 선드럼 서스킨드 't 후프트' 타운센드 트리베디 투록 바파 베네치아노 베린데 베린데 웨스 비튼 야우 요네아 자몰로드치코프 자몰로드치코프 자슬로 주미노 즈위바흐
역사 용어집
v t

이론물리학에서 말다세나 이중성 또는 게이지/중력 이중성이라고도 하는 반데시터/적합한 자기장 이론 대응은 두 종류의 물리 이론 사이의 추측된 관계다.한쪽에는 현이론이나 M이론(M-이론)으로 공식화된 양자중력 이론에 쓰이는 반데시터 공간(Ads)이 있다.대응의 다른 쪽에는 양자장 이론인 정합장 이론(CFT)이 있는데, 여기에는 기초 입자를 기술하는 양-밀스 이론과 유사한 이론이 포함된다.

이중성은 끈 이론과 양자 중력을 이해하는 데 있어 주요한 진보를 나타낸다.^[1]일정한 경계 조건을 가진 끈 이론의 비침습적 공식화를 제공하고, 홀로그램 원리의 가장 성공적인 실현이기 때문에, 원래 제라르드 't 후프트'가 제안하고 레오나드 수스킨드가 추진한 양자 중력에서의 발상이기 때문이다.

또한 강하게 결합된 양자장 이론을 연구하기 위한 강력한 도구 키트를 제공한다.^[2]이중성의 많은 유용성은 그것이 강한 약점 이중성이라는 사실에서 비롯된다: 양자장 이론의 장들이 강하게 상호작용을 하고 있을 때, 중력 이론의 장들은 약하게 상호작용을 하고, 따라서 더 수학적으로 추적할 수 있다.이 사실은 그러한 과목의 문제들을 끈 이론에서 수학적으로 다루기 쉬운 문제들로 번역함으로써 핵 및 응축 물질 물리학의 많은 측면을 연구하는데 이용되어 왔다.

ADS/CFT 서신은 1997년 말 후안 몰다세나에 의해 처음 제안되었다.서신의 중요한 측면은 곧 스티븐 구브서, 이고르 클레바노프, 알렉산더 폴리아코프가 쓴 글과 에드워드 비튼이 쓴 글 두 가지로 상세히 기술되었다.2015년까지 몰다세나의 기사는 1만 건이 넘는 인용구를 기록하며 고에너지 물리학 분야에서 가장 많이 인용된 기사가 되었으며,^[3] 2020년에는 2만 건이 넘는 인용구를 기록했다.

배경

양자 중력과 끈

현재 중력에 대한 이해는 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 근거한다.^[4]1915년에 공식화된 일반 상대성 이론은 공간과 시간의 기하학, 즉 스페이스타임의 측면에서 중력을 설명한다.아이작 뉴턴, 제임스 서점 맥스웰 등 물리학자들이 개발한 고전물리학^[5] 언어로 공식화돼 있다.다른 비초대적 힘은 양자역학의 틀에서 설명된다.20세기 상반기에 다수의 다른 물리학자들에 의해 개발된 양자역학은 확률에 기초하여 물리적 현상을 기술하는 근본적으로 다른 방법을 제공한다.^[6]

양자 중력은 양자역학의 원리를 이용해 중력을 기술하려는 물리학의 한 분야다.현재 양자 중력에 대한 일반적인 접근방식은 0차원의 점이 아니라 문자열이라고 불리는 1차원 물체로 기초 입자를 모형화하는 끈 이론이다.^[7]ADS/CFT 통신에서는 일반적으로 끈 이론이나 현대적 확장인 M-이론에서 도출된 양자 중력 이론을 고려한다.^[8]

일상 생활에서는 친숙한 공간의 세 가지 차원(위/아래, 왼쪽/우측, 앞/뒤)이 있으며, 시간의 차원은 한 가지다.따라서 현대 물리학의 언어에서는 스페이스타임이 4차원이라고 말한다.^[9]끈 이론과 M-이론의 한 가지 특이한 특징은 이러한 이론들이 수학적인 일관성을 위해 여분의 시간의 치수를 요구한다는 것이다: 끈 이론에서 스페이시타는 10차원인 반면, M-이론에서는 11차원이다.^[10]AdS/CFT 통신에 나타나는 양자 중력 이론은 일반적으로 압축이라고 알려진 프로세스에 의해 문자열과 M 이론으로부터 얻어진다.이것은 스페이스타임이 효과적으로 더 적은 수의 차원을 가지고 있고 추가 차원을 "커브업"하여 원형으로 만든다는 이론을 만들어낸다.^[11]

압축을 위한 표준 비유는 정원 호스와 같은 다차원 물체를 고려하는 것이다.호스를 충분한 거리에서 볼 경우 길이인 1차원만 있는 것으로 보이지만 호스로 다가갈 때 2차원 원주가 들어 있는 것을 발견하게 된다.따라서 그 안에 기어들어가는 개미는 2차원으로 움직일 것이다.^[12]

양자장 이론

시공간적으로 확장되는 전자기장 등 물리적 물체에 양자역학을 적용하는 것을 양자장 이론이라고 한다.^[13]입자물리학에서 양자장 이론은 기초 입자를 이해할 수 있는 기초를 형성하는데, 이는 기초적인 분야에서 배설물로 모델링된다.양자장 이론은 또한 응축 물질 물리학 전반에 걸쳐 퀘이파티클이라고 불리는 입자 같은 물체를 모형화하기 위해 사용된다.^[14]

ADS/CFT 대응에서는 양자 중력 이론 외에 정합장 이론이라고 하는 어떤 종류의 양자장 이론을 고려한다.이것은 특히 대칭적이고 수학적으로 잘 동작하는 형태의 양자장 이론이다.^[15]그러한 이론들은 종종 끈 이론의 맥락에서 연구되는데, 그 맥락에서 그것들은 스페이스타임을 통해 전파되는 끈에 의해 휩쓸려 나가는 표면과 관련이 있고, 열역학적 임계 지점에서 시스템을 모델링하는 통계 역학에서 연구된다.^[16]

서신의 개요

반데시터 공간의 기하학적 구조

AdS/CFT 통신에서는 디데시터 배경에서 끈 이론이나 M이론을 고려한다.이는 스페이스타임의 기하학이 반데시터 공간이라는 아인슈타인의 방정식의 일정한 진공 해법의 관점에서 설명된다는 것을 의미한다.^[17]

매우 기초적인 용어로, 반데시터 공간은 점 사이의 거리 개념(측정지표)이 일반적인 유클리드 기하학의 거리 개념과 다른 스팩타임의 수학 모델이다.오른쪽 그림처럼 디스크로 볼 수 있는 쌍곡선 공간과 밀접한 관련이 있다.^[18]이 이미지는 삼각형과 정사각형으로 디스크를 다듬는 모습을 보여준다.모든 삼각형과 사각형의 크기가 같고 원형 외부 경계가 내부 어느 지점에서 무한히 멀리 떨어져 있도록 이 원반의 점 사이의 거리를 정의할 수 있다.^[19]

이제 각 디스크가 주어진 시간에 우주의 상태를 나타내는 쌍곡선 디스크의 스택을 상상해 보십시오.그 결과로 나타나는 기하학적 물체는 3차원 반데시터 공간이다.^[18]그것은 마치 어떤 단면이라도 쌍곡선 디스크의 복사본인 고체 실린더처럼 보인다.이 그림에서 시간은 수직 방향을 따라 흐른다.이 실린더의 표면은 ADS/CFT 통신에 중요한 역할을 한다.쌍곡면과 마찬가지로 내부 어느 지점이든 실제로 이 경계면으로부터 무한히 멀리 떨어져 있을 수 있도록 반데시터 공간이 곡선되어 있다.^[20]

이 건축은 공간은 2개, 시간차원은 1개밖에 없는 가상의 우주를 기술하고 있지만, 어느 정도의 차원으로도 일반화될 수 있다.실제로 쌍곡선 공간은 2차원 이상을 가질 수 있고 쌍곡선 공간의 복사본을 "쌓아" 반데시터 공간의 고차원 모델을 얻을 수 있다.^[18]

ADS/CFT의 아이디어

디데시터 공간의 중요한 특징은 경계(3차원 디데시터 공간의 경우 원통처럼 보인다)이다.이 경계의 한 가지 특성은 지역적으로 어느 지점이든 비레이비테이셔널 물리학에서 사용되는 시간대의 모델인 민코프스키 공간과 똑같이 생긴다는 것이다.^[21]

따라서 반데시터 공간의 경계에 의해 "스페이스타임"이 주어지는 보조 이론을 생각해 볼 수 있다.이 관찰은 반데시터 공간의 경계를 정합장 이론의 "스팩타임"으로 볼 수 있다고 기술한 AdS/CFT 대응의 출발점이다.한 이론의 계산을 다른 이론의 계산으로 번역하는 '전술적'이 있다는 점에서 이 등정장 이론은 벌크 반데시터 공간의 중력 이론과 동등하다는 주장이다.한 이론의 모든 실체는 다른 이론의 상대적 실체를 가지고 있다.예를 들어, 중력 이론에서 하나의 입자는 경계 이론에서 어떤 입자의 집합에 해당할 수 있다.또한 두 개의 입자가 중력 이론에서 충돌할 확률이 40%라면 경계 이론에서 상응하는 집합도 충돌할 확률이 40%가 될 수 있도록 두 이론의 예측은 정량적으로 동일하다.^[22]

안티 디 시터 공간의 경계는 안티 디 시터 공간 자체보다 치수가 적다는 점에 유의하십시오.예를 들어 위에서 설명한 3차원 예에서 경계는 2차원 표면이다.이 두 이론의 관계는 3차원 물체의 관계와 홀로그램으로서의 이미지와 유사하기 때문에 ADS/CFT 대응은 흔히 "홀로그래피 이중성"으로 묘사된다.^[23]홀로그램은 2차원이지만, 그것이 나타내는 물체의 3차원 모두에 대한 정보를 인코딩한다.같은 방식으로, ADS/CFT 통신과 관련된 이론들은 서로 다른 수의 차원에 살고 있음에도 불구하고 정확히 동등한 것으로 추측된다.정합장 이론은 고차원 양자중력 이론에 대한 정보를 포착하는 홀로그램과 같다.^[19]

서신의 예

1997년 몰다세나의 통찰에 따라 이론가들은 ADS/CFT 통신의 많은 다른 실현을 발견했다.이것들은 다양한 차원의 끈 이론과 M 이론의 압축에 다양한 일치장 이론들을 연관시킨다.관련 이론은 일반적으로 현실 세계의 실행 가능한 모델은 아니지만, 입자 함량이나 대칭도가 높은 등 일정한 특징을 가지고 있어 양자장 이론과 양자 중력 문제 해결에 유용하게 쓰인다.^[24]

AdS/CFT 대응의 가장 유명한 예는 제품 $공간{\displaystyle }$ A ${\displaystyle d}$ S ${\displaystyle {5\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {S\mathrm{}}^{}}$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\$에 대한 IIB 문자열 이론은 4차원 경계에서 N = 4 초대칭 양-밀스 이론과 동등하다고 기술하고 있다.^[25]이 예에서 중력 이론이 사는 스페이스타임은 효과적으로 5차원(기호 A ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle {S\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\$이며,$$ 5개의 추가 콤팩트 치수($S{\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {5\mathrm{}}^{}}$ ${\$ 인자에$$ 의해 인코딩됨)가 있다.현실 세계에서, 스페이스타임은 적어도 거시적으로 4차원적이기 때문에, 이 버전의 대응은 현실적 중력 모델을 제공하지 않는다.마찬가지로 이중 이론은 대칭성을 다량으로 가정하기 때문에 어떤 실세계 시스템의 실행 가능한 모델이 아니다.그럼에도 불구하고, 이 경계 이론은 아래에서 설명했듯이, 강한 힘의 기본 이론인 양자 색역학과의 공통적인 몇 가지 특징을 공유한다.그것은 특정 페르미온과 함께 양자 색역학의 글루온과 유사한 입자를 설명한다.^[7]그 결과 핵물리학, 특히 쿼크-글루온 플라즈마 연구에 응용이 발견되었다.^[26]

통신문의 또 다른 실현은 A ${\displaystyle d}$ S ${\displaystyle {7\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {4\mathrm{}}^{}}$ $[\$ S$^{4}}}$에 대한 M-이론이 6차원의 소위 (2,0)-이론에 해당한다고$$ 명시하고 있다.^[27]이 예에서 중력 이론의 스페이스타임은 사실상 7차원이다.이중성의 한쪽에 나타나는 (2,0)-이론의 존재는 초적합성 장 이론의 분류에 의해 예측된다.고전적인 한계가 없는 양자역학 이론이기 때문에 아직도 이해가 잘 되지 않는다.^[28]이 이론을 연구하는 데 내재된 어려움에도 불구하고, 물리적인 측면과 수학적인 측면 모두에서 다양한 이유로 흥미로운 대상으로 여겨지고 있다.^[29]

그러나 또 다른 대응의 실현은 A ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {4\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ S $[\$에 대한 M 이론은 3차원에서 ABJM의 초적합성장 이론과 동등하다고$$ 말한다.^[30]여기서 중력 이론은 네 가지 비 컴팩트 치수를 가지고 있기 때문에, 이 버전의 대응은 다소 더 현실적인 중력 설명을 제공한다.^[31]

양자 중력에 대한 응용

끈 이론의 비주변적 공식화

양자장 이론에서는 일반적으로 섭동 이론의 기법을 사용하여 다양한 물리적 사건의 확률을 계산한다.리차드 파인만 등이 20세기 전반기에 개발한 섭동 양자장 이론은 파인만 도표라는 특수한 도표를 사용하여 연산을 체계화한다.사람들은 이 도표들이 점처럼 생긴 입자들의 경로와 그들의 상호작용을 묘사하고 있다고 상상한다.^[32]이러한 형식주의는 예측에 매우 유용하지만, 이러한 예측은 상호작용이 없는 이론에 가깝다고 믿을 수 있을 정도로 상호작용이 강인 결합 상수가 작을 때만 가능하다.^[33]

끈 이론의 출발점은 양자장 이론의 점처럼 생긴 입자도 끈이라고 불리는 1차원 물체로 모델링할 수 있다는 생각이다.문자열의 상호작용은 보통의 양자장 이론에서 사용되는 섭동 이론을 일반화함으로써 가장 직접적으로 정의된다.파인만 도표 수준에서 이것은 점 입자의 경로를 나타내는 1차원 도표를 문자열의 움직임을 나타내는 2차원 표면으로 대체하는 것을 의미한다.양자장 이론에서와 달리 끈 이론은 아직 완전한 비숙련적 정의를 가지고 있지 않기 때문에 물리학자들이 대답하고 싶은 이론적 질문들 중 많은 것들이 여전히 손이 닿지 않는 곳에 남아 있다.^[34]

끈 이론의 비주변적 공식화 개발 문제는 ADS/CFT 대응 연구를 위한 최초의 동기 중 하나였다.^[35]위에서 설명한 바와 같이, 대응은 반데시터 공간의 끈 이론과 동등한 양자장 이론의 몇 가지 예를 제공한다.중력장이 무증상적으로 반데시터(즉, 중력장이 공간적 무한에서 반데시터 공간의 그것과 유사한 경우)인 특수한 경우에서 끈 이론의 정의를 제공하는 것으로 이 서신을 볼 수 있다.끈 이론에서 물리적으로 흥미로운 양은 이중 양자장 이론에서 양적인 측면에서 정의된다.^[19]

블랙홀 정보 역설

1975년 스티븐 호킹 박사는 블랙홀이 완전히 검은 것은 아니지만 사건 지평선 부근의 양자 효과로 인해 희미한 방사선을 방출한다는 계산을 발표했다.^[36]처음에 호킹의 결과는 이론가들에게 문제를 일으켰다. 왜냐하면 그것은 블랙홀이 정보를 파괴한다고 제안했기 때문이다.보다 정확히 말하면 호킹의 계산은 물리계가 슈뢰딩거 방정식에 따라 제때 진화한다는 양자역학의 기본적 가설 중 하나와 충돌하는 것 같았다.이 성질은 보통 시간 진화의 단위성이라고 불린다.호킹의 계산과 양자역학의 단위성 추정 사이의 명백한 모순은 블랙홀 정보의 역설로 알려지게 되었다.^[37]

ADS/CFT 대응은 블랙홀 정보가 어떤 맥락에서 양자역학과 일치하는 방식으로 진화할 수 있는 방법을 보여주기 때문에 적어도 어느 정도까지는 블랙홀 정보의 역설을 해결한다.실제로 AdS/CFT 대응의 맥락에서 블랙홀을 고려할 수 있으며, 그러한 블랙홀은 반데시터 공간의 경계에 있는 입자의 구성에 해당한다.^[38]이러한 입자들은 양자역학의 통상적인 규칙을 따르고 특히 단일체 방식으로 진화하기 때문에 블랙홀 역시 양자역학의 원리를 존중하여 단일체 방식으로 진화해야 한다.^[39]2005년 호킹 박사는 ADS/CFT 통신에 의해 정보보존에 유리하게 역설적인 문제가 해결되었다고 발표했으며, 블랙홀이 정보를 보존할 수 있는 구체적인 메커니즘을 제안했다.^[40]

양자장 이론에 응용

핵물리학

AdS/CFT 대응 방식을 사용하여 연구된 물리적 시스템 중 하나는 입자 가속기에서 생성되는 물질의 이국적인 상태인 쿼크-글루온 플라즈마다.이 물질 상태는 높은 에너지에서 금이나 납핵과 같은 무거운 이온이 충돌할 때 잠깐의 인자에 대해 발생한다.그러한 충돌은 원자핵을 구성하는 쿼크들이 약 ${\displaystyle {\mathrm{2조}}^{}}$ 켈빈스의 온도에서 디콘페인을 일으키게 하는데, 이는 빅뱅 후 10 - ${\displaystyle {11}^{}}$ ${\$초$$ 정도에 존재하는 조건들과 유사한 조건이다.^[41]

쿼크-글루온 플라즈마의 물리학은 양자 색역학에 의해 지배되지만, 이 이론은 쿼크-글루온 플라즈마와 관련된 문제에서는 수학적으로 난해하다.^[42]2005년에 등장한 기사에서, 옴 탄 쉰과 그의 협력자들은 ADS/CFT 서신을 스트링 이론의 언어로 설명함으로써 쿼크-글루온 플라즈마의 일부 측면을 이해하는 데 사용할 수 있다는 것을 보여주었다.^[26]Sơn과 그의 협력자들은 AdS/CFT 통신을 적용함으로써 5차원 공간에서의 블랙홀의 관점에서 쿼크 글루온 플라즈마를 설명할 수 있었다.계산 결과 쿼크-글루온 플라즈마, 전단$$ 점성 $\eta {\displaystyle }$ ${\displaystyle \eta }$ 및 $엔트로피{\displaystyle }$ s$${\$displaystyle$s$\}$의 체적 밀도와 관련된 두 가지 양의 비율은 다음과 같은 특정 범용 상수와 거의 같아야 한다.

${\displaystyle {\frac {\eta }{s}\s}\약 {\frac {\hbar }{4\pi k}}}$

여기서 $\hslash {\displaystyle }$ ${\$$displaystyle$ $\hbar }$은(는) Plank의 상수를 감소시키고 $k$는$$볼츠만의 상수를 의미한다$$$$.^[43]또한 저자들은 이 보편적 상수가 많은 종류의 시스템에서$$ ${\displaystyle \eta }$/ s ${\displaystyle \eta /s}$에 대한 하한을 제공한다고 추측했다.2008년에 쿼크-글루온 플라즈마에 대한 이 비율의 예측 값은 브룩헤이븐 국립 연구소의 상대론적 중이온 충돌기에서 확인되었다.^[44]

쿼크-글루온 플라즈마의 또 다른 중요한 특성은 플라즈마를 통해 이동하는 매우 높은 에너지 쿼크가 단지 몇 펨토미터만 이동한 후에 멈추거나 "쿼치"되는 것이다.이 현상은 제트 quenching parameter라고 불리는$$ 숫자 $q{\displaystyle \hat{}}$ ${\$ {\$widehat{q}}$이 특징인데, 이는 그러한 쿼크의 에너지 손실을 혈장을 통해 이동한 거리 제곱과 연관시킨다.AdS/CFT 통신에 기초한 계산은 이론가들이${\displaystyle \stackrel{}{}}q{\displaystyle \stackrel{}{}}$^$${\$displaystyle${\$widehat{q$를 추정할 수 있게 해주었으며, 결과는 이 매개변수의 측정값과 대략 일치하여, AdS/CFT 통신이 이 현상에 대한 보다 깊은 이해를 개발하는 데 유용할 것임을 시사한다.^[45]

응축물리학

수십 년 동안, 실험용 응축 물질 물리학자들은 초전도체와 초플루오르드를 포함한 많은 이국적인 물질 상태를 발견했다.이러한 상태는 양자장 이론의 형식주의를 사용하여 설명되지만, 일부 현상은 표준장 이론적 기법을 사용하여 설명하기 어렵다.Subir Sachdev를 포함한 일부 응축 물질 이론가들은 AdS/CFT 통신으로 이러한 시스템을 끈 이론의 언어로 기술하고 그들의 행동에 대해 더 많이 배울 수 있기를 희망한다.^[47]

지금까지 절연체로의 초유체의 전환을 설명하기 위해 끈 이론 방법을 사용함으로써 어느 정도 성공을 거두었다.초유체는 마찰 없이 흐르는 전기적으로 중립적인 원자의 계통이다.그러한 시스템은 종종 액체 헬륨을 사용하여 실험실에서 생산되지만, 최근^[when?] 실험자들은 수조 개의 차가운 원자를 십자형 레이저 격자에 부어 인공 초유체를 생산하는 새로운 방법을 개발했다.이 원자들은 처음에는 초유체처럼 행동하지만, 실험자들이 레이저의 강도를 증가시키면서 이동성이 약해지다가 갑자기 절연 상태로 전환된다.과도기 동안 원자들은 특이한 방식으로 행동한다.예를 들어, 원자는 온도와 플랑크의 상수에 따라 달라지는 속도로 속도가 느려지는데, 이는 다른 단계의 설명에 들어가지 않는 양자역학의 기본 매개변수다.이러한 행동은 최근 유체의 성질이 고차원 블랙홀의 관점에서 설명되는 이중 설명을 고려함으로써 이해되었다.^[48]

비판

많은 물리학자들이 핵 및 응축 물질 물리학의 문제를 공격하기 위해 끈 기반의 방법들로 눈을 돌리면서, 이 분야에서 일하고 있는 몇몇 이론가들은 ADS/CFT 통신들이 실제적인 시스템을 현실적으로 모형화하는 데 필요한 도구를 제공할 수 있는지에 대해 의문을 표시했다.2006년 미국의 물리학자 래리 맥러란은 ^[49]쿼크 마터 회의에서 한 강연에서 ADS/CFT 통신에 등장하는 N=4 슈퍼 양-밀스 이론이 양자 색역학과는 크게 달라 이러한 방법을 핵물리학에 적용하기 어렵다고 지적했다.맥러런에 따르면

${\displaystyle N}$= ${\displaystyle 4}$ ${\displaystyle N=4}$ 초대칭$$ Yang-Mills가 QCD가 아님...그것은 질량 척도가 없고 순응적으로 불변한다.구속 및 작동 커플링 상수가 없다.초대칭이다.그것은 치랄 대칭 파괴나 질량 발생을 가지고 있지 않다.그것은 6개의 스칼라와 페르미온을 부교로 표현하고 있다...상기 문제의 일부 또는 전부를 수정할 수 있거나, 다양한 물리적 문제에 대해 일부 반대는 관련이 없을 수 있다.$아직{\displaystyle }$ N${\displaystyle }$= ${\displaystyle 4}$ $[\displaystyle N=4}$ 초대칭$$ Yang Mills 결과가 QCD를 신뢰성 있게 반영한다는 것을 보장하는 추정 수정 또는 현상에 대한 합의나 설득력 있는 주장은 없다.^[49]

노벨상 수상자인 필립 W. 앤더슨은 물리 투데이에 보낸 편지에서 ADS/CFT의 응축물리학 적용에 대해 비슷한 우려를 표명하며 다음과 같이 말했다.

축약 물질 이론에서 AdS/CFT 접근방식의 매우 일반적인 문제로서, 우리는 그 텔테일 이니셜인 "CFT"-적합한 필드 이론을 지적할 수 있다.응축 물질 문제는 일반적으로 상대론적이거나 순응적이지 않다.양자 임계점 근처에서는 시간과 공간 둘 다 스케일링일 수 있지만, 거기에서도 여전히 선호하는 좌표계, 그리고 보통은 격자가 있다.이상한 금속의 왼쪽에 다른 선형-T 단계의 증거가 있는데, 이 경우 응축된 물질 문제는 실험 사실에 의해 지나치게 결정된다.^[50]

역사와 발전

끈 이론과 핵물리학

1997년 말 ADS/CFT 통신의 발견은 끈이론과 핵물리학을 연관시키려는 오랜 노력의 결실이었다.^[51]사실 끈 이론은 원래 1960년대 후반에서 1970년대 초반에 강한 핵력에 의해 함께 결합되는 양성자와 중성자와 같은 아원자 입자인 하드론 이론으로 개발되었다.이 각각의 입자들은 다른 진동모드로 볼 수 있다는 생각이었다.1960년대 후반, 실험학자들은 각운동량에 비례하는 에너지를 제곱한 레게 궤도로 불리는 가족에 하드론이 떨어진다는 것을 발견했고, 이론가들은 이 관계가 회전하는 상대론적 끈의 물리학에서 자연스럽게 나온다는 것을 보여주었다.^[52]

반면에, 하드론을 끈으로 모델화하려는 시도는 심각한 문제에 직면했다.한 가지 문제는 끈 이론이 무질량 스핀-2 입자를 포함하고 있는 반면 그러한 입자는 하드론 물리학에서 나타나지 않는다는 것이었다.^[51]그러한 입자는 힘을 중력의 특성과 중재할 것이다.1974년, 조엘 셰르크와 존 슈바르츠는 끈 이론은 그러므로 많은 이론가들이 생각했던 것처럼 핵물리학이 아니라 양자중력 이론이라고 제안했다.^[53]동시에, 하드론은 실제로 쿼크로 만들어지고, 끈 이론 접근은 양자 색역학에 유리하게 포기된다는 것이 실현되었다.^[51]

양자 색역학에서 쿼크는 색상이라고 불리는 세 가지 품종으로 나오는 일종의 전하를 가지고 있다.제라르 't 후프트'는 1974년의 논문에서 색의 수가 3이$$아닌 어떤 임의의 $숫자{\displaystyle }$ N$[\displaystyle N}$인 양자 색역학과 유사한 이론을 고찰하여 다른 관점에서 끈 이론과 핵물리학의 관계를 연구했다.이 글에서 't $Hooft$는$$N {\$displaystyle$ N$}$이(가) 무한을 추구하는$$ 특정 한계를 고려했고, 이 한계에서 양자장 이론의 특정 계산은 끈 이론의 계산과 유사하다고 주장했다.^[54]

블랙홀과 홀로그래피

1975년 스티븐 호킹 박사는 블랙홀이 완전히 검은 것은 아니지만 사건 지평선 부근의 양자 효과로 인해 희미한 방사선을 방출한다는 계산을 발표했다.^[36]이 연구는 블랙홀이 엔트로피가 잘 정의되어 있다고 주장했던 제이콥 베켄슈타인의 이전 결과를 확장시켰다.^[55]처음에 호킹의 결과는 양자역학의 주요 가설 중 하나인 시간 진화의 단위성과 모순되는 것으로 보였다.직관적으로, 단위성 추정은 양자역학 시스템이 한 상태에서 다른 상태로 진화하면서 정보를 파괴하지 않는다고 말한다.이 때문에 명백한 모순은 블랙홀 정보의 역설로 알려지게 되었다.^[56]

이후 1993년 제라드 't 후프트'는 양자 중력에 관한 추측 논문을 썼는데, 이 논문에서 블랙홀 열역학에 관한 호킹의 연구를 재론하여 블랙홀을 둘러싼 공백기 지역의 총 자유도는 수평선 표면적에 비례한다고 결론지었다.^[57]이 사상은 레오나드 서스킨드에 의해 추진되었으며 현재는 홀로그램 원리로 알려져 있다.^[58]홀로그래피 원리와 ADS/CFT 통신을 통한 끈 이론에서의 실현은 호킹의 연구가 제시하는 블랙홀의 신비를 규명하는 데 도움을 주었으며 블랙홀 정보 역설의 해결을 제공하는 것으로 여겨진다.^[39]2004년에 호킹 박사는 블랙홀이 양자역학을 위반하지 않는다는 것을 인정했고,^[59] 블랙홀이 정보를 보존할 수 있는 구체적인 메커니즘을 제안했다.^[40]

몰다세나의 논문

1997년 말 후안 몰다세나는 AdS/CFT 연구를 시작한 획기적인 논문을 발표했다.^[27]알렉산드르 마르코비치 폴리아코프에 따르면, "[말다세나]의 작품은 수문을 열었다."^[60]그 억측은 즉시 끈 이론 공동체에^[39] 큰 관심을 불러일으켰고 스티븐 구브서, 이고르 클레바노프, 폴리아코프 등의 논문과 ^[61]에드워드 위튼의 또 다른 논문에서 검토되었다.^[62]이러한 논문들은 말다세나의 추측을 더욱 정밀하게 만들었고, 통신에 나타나는 일치장 이론이 반데시터 공간의 경계에 산다는 것을 보여주었다.^[60]

몰다세나의 제안의 한 특별한 사례는 양자 크로오다이내믹스와 어떤 면에서 유사한 게이지 이론인 N=4 슈퍼 양-밀스 이론은 5차원 반데시터 공간에서의 끈 이론과 동등하다고 말한다.^[30]이 결과는 '끈 이론과 양자 색역학의 관계에 관한 t Hoft의 초기 연구를 명확히 하는 데 도움을 주었으며, 끈 이론을 핵물리학의 이론으로 그 근원으로 되돌렸다.^[52]몰다세나의 결과는 또한 양자 중력과 블랙홀 물리학에 중요한 의미를 갖는 홀로그램 원리의 구체적인 실현을 제공했다.^[1]2015년까지 몰다세나의 논문은 1만 건이 넘는 인용구로 고에너지 물리학 분야에서 가장 많이 인용된 논문이 되었다.^[3]이러한 후속 기사들은 비록 지금까지 엄격하게 증명되지는 않았지만 서신이 정확하다는 상당한 증거를 제공했다.^[63]

일반화

삼차원 중력

우리 4차원 우주에서 중력의 양자 측면을 더 잘 이해하기 위해 일부 물리학자들은 스페이스타임이 두 가지 공간 차원과 한 가지 시간 차원에 불과한 저차원 수학 모델을 고려했다.^[64]이 설정에서 중력장을 기술하는 수학은 획기적으로 단순화되며, 양자장 이론에서 익숙한 방법을 사용하여 양자 중력을 연구할 수 있어 끈 이론이나 다른 보다 급진적인 양자 중력 접근법이 4차원에서 필요 없게 된다.^[65]

J. D.의 작품부터.1986년 브라운과 마크 헤노의 물리학자들은 3차원 공간에서의 양자 중력이 2차원 순응장 이론과 밀접하게 관련되어 있다는 것을 알아냈다.^[66]1995년, 헤노와 그의 동료들은 이 관계를 더욱 상세하게 탐구하여, 반데 시터 공간의 3차원 중력이 리우빌 장 이론으로 알려진 정합장 이론과 동등하다는 것을 제안하였다.^[67]에드워드 위튼이 공식화한 또 다른 추측에 따르면 반데시터 공간에서 3차원 중력은 몬스터군 대칭성을 가진 정합장 이론과 동등하다고 한다.^[68]이러한 추측들은 문자열이나 M-이론의 완전한 장치가 필요하지 않은 AdS/CFT 통신의 예를 제공한다.^[69]

dS/CFT 통신

현재 가속도로 팽창하고 있는 것으로 알려진 우리 우주와 달리, 반데시터 공간은 팽창하지도 수축하지도 않고 있다.대신에 그것은 항상 똑같아 보인다.^[18]좀 더 기술적인 언어로, 실제 우주에는 작은 양의 우주 상수가 있는 반면, 반 데 시터 공간은 음의 우주 상수를 가진 우주에 해당한다고 말한다.^[70]

단거리에서의 중력의 성질은 우주 상수의 가치와 다소 독립적이어야 하지만,^[71] 양의 우주 상수에 대해서는 ADS/CFT 대응의 버전을 갖는 것이 바람직하다.2001년에 앤드류 스트로밍거는 ds/CFT 통신이라고 불리는 이중성의 버전을 도입했다.^[72]이 이중성은 양의 우주 상수를 가진 드 시터 공간이라는 스페이스타임 모델을 포함한다.그러한 이중성은 우주론의 관점에서 흥미롭다. 왜냐하면 많은 우주론자들은 초기의 우주가 시터 우주에 가까웠다고 믿기 때문이다.^[18]우리의 우주는 먼 미래의 드 시터 공간과도 닮을지도 모른다.^[18]

커/CFT 통신

ADS/CFT 대응은 블랙홀의 특성을 연구하는 데 유용한 경우가 많지만,^[73] ADS/CFT의 맥락에서 고찰한 블랙홀의 대부분은 물리적으로 비현실적이다.실제로 위에서 설명한 것처럼 대부분의 AdS/CFT 통신 버전은 비물리적 초대칭이 있는 더 높은 차원의 스페이스 타임 모델을 포함한다.

2009년, 모니카 기카, 토마스 하트만, 웨이 송, 앤드류 스트로밍거는 그럼에도 불구하고 AdS/CFT의 사상이 특정 천체물리학적 블랙홀을 이해하는 데 사용될 수 있다는 것을 보여주었다.더 정확히 말하면, 그들의 결과는 주어진 질량과 호환되는 가능한 가장 큰 가능한 각운동량을 가진 극한 커 블랙홀에 의해 근사치인 블랙홀에 적용된다.^[74]그들은 그러한 블랙홀이 일치장 이론의 측면에서 동등한 설명을 가지고 있다는 것을 보여주었다.커/CFT 대응은 이후 각운동량이 낮은 블랙홀로 확장되었다.^[75]

상위 스핀 게이지 이론

ADS/CFT 서신은 2002년 이고르 클레바노프와 알렉산더 마르코비치 폴리아코프가 추측한 또 다른 이중성 추측과 밀접한 관련이 있다.^[76]이 이중성은 반데시터 공간에 대한 특정 "더 높은 스핀 게이지 이론"이 O(N) 대칭을 갖는 정합장 이론과 동등하다고 명시한다.여기서 대량 이론은 임의적으로 높은 스핀의 입자를 기술하는 게이지 이론의 일종이다.그것은 진동하는 문자열의 흥분된 모드가 더 높은 스핀을 가진 입자에 대응한다는 끈 이론과 유사하며, 그것은 AdS/CFT의 문자열 이론 버전을 더 잘 이해하는데 도움이 될 수 있고 어쩌면 일치성을 증명하는 데까지 도움이 될 수도 있다.^[77]2010년, 시몬 지옴비와 시인은 3점함수라고 하는 양을 계산함으로써 이러한 이중성에 대한 추가 증거를 확보했다.^[78]

참고 항목

• 대수 홀로그래피
• 주변구축
• 랜달-선드럼 모델

메모들

참조