遗传学在恶性肿瘤的发展和进展中起着重要作用。相关基因的识别是一个高维数据处理问题。为了解决维数灾难,提出了一种混合方法,即金字塔引力搜索算法 (PGSA),其中基因数量循环减少。PGSA 由两个元素组成,一个过滤器和一个包装器方法(受引力搜索算法启发),该方法通过循环进行迭代。在每个循环中选定的基因会传递到后续循环以进一步降低维数。PGSA 尝试使用信息量最大的基因来最大化分类准确度,同时减少基因数量。结果报告了针对乳腺癌的多类微阵列基因表达数据集。已经实施了几种特征选择算法以进行公平的比较。PGSA 在准确度方面排名第一(84.5%),有 73 个基因。为了检查所选基因是否对患者的生存和治疗反应有意义,对这些基因进行了蛋白质-蛋白质相互作用网络分析。在检查遗传网络时出现了一个有趣的模式。HSP90AA1、PTK2 和 SRC 基因位列排名最高的瓶颈基因之列,DNA 损伤、细胞粘附和迁移途径在网络中高度丰富。
摘要:本文论证了量子引力中不存在全局对称性与黑洞信息问题的幺正解之间存在密切联系。特别是,我们展示了如何利用最近对蒸发黑洞 Page 曲线计算的基本要素,将最近反对 AdS/CFT 对应之外的全局对称性的论点推广到更现实的量子引力理论。我们还给出了几个低维量子引力理论的例子,这些理论在通常意义上没有黑洞信息问题的幺正解,因此可以而且确实具有全局对称性。受此讨论的启发,我们推测在某种意义上,欧几里得量子引力等同于全息术。
此前提出的测试引力“量子性”的实验主要集中在纠缠上——这是一种纯量子效应,其中物体的属性以非经典方式关联。在那些实验中,两个相距较远的重物体被置于高度离域的量子态,这意味着它们的波函数分散在很大的空间中。理论学家预测,如果引力本质上是量子的,那么两个物体之间的相互引力可能导致它们纠缠(见概要:引力的量子一面的测试)。“这些先前提议的主要问题在于,重物体的高度离域状态很难创造,”新工作的首席研究员拉米说。此外,纠缠极其脆弱,难以检测。
M 膜。引人注目的是,量子引力研究(例如 [ 77 ])为解决这一系列可能阻碍实践进步的理论问题提供了潜在的解决方案。超引力(SuGra)在局部超对称增强中显示出对强耦合相互作用一般理论的完善,其中强关联量子系统的动力学可以有用地映射到膜的涨落上([ 8 ,§ 2],因此工作标题为“M 理论” [ 7 ][ 8 ])和高维 5 膜 [ 8 ,§ 3][ 25 ][ 26 ],位于辅助高维时空内(11D SuGra [ 8 ,§ 1][ 24 ]),这种现象被称为全息对偶 [ 79 ]。例如,量子临界超导体的相变无法用传统的弱耦合(“微扰”)分析来解释,但通过这些引力 M 理论方法至少可以定性地理解 [ 33 ][ 21 ][ 22 ][ 31 ][ 6 ](综述见 [ 50 ][ 79 ][ 48 ][ 32 ])。如果没有一个实际的 M 理论/全息术公式,超越通常但不切实际的宏观重合膜数量的大 N 极限,就不可能得到更精确的定量结果。进一步发展 M 理论的进展停滞不前,但我们可能会注意到,经典超引力中已经存在的一个基本非微扰现象在这种背景下几乎没有受到关注,即“通量量子化”问题。我们发现这一点至关重要:
最近,人们对桌面实验产生了浓厚的兴趣,这些实验旨在通过证明引力可以诱导纠缠来展示引力的量子性质。为了评估这些实验的意义,我们必须确定,如果事实证明引力确实可以诱导纠缠,是否有一类有趣的可能性将被令人信服地排除。在本文中,我们认为这一结果将排除一类我们称之为ψ-不完全量子引力 (PIQG) 的量子引力模型 - 即量子力学与引力相互作用的模型,其中引力与非量子可动体而不是量子可动体耦合。这表明桌面实验的结果也可以理解为提供了有关量子力学正确解释的新信息。特别是,这些实验的主要动机是它们见证了时空叠加的存在,因此应该强调,关于时空叠加存在的说法并不是解释中立的。 ψ 完全量子力学解释(例如埃弗里特解释)几乎普遍告诉我们时空叠加是可能的,而在 ψ 不完全、ψ 非物理解释中,预测时空叠加不可能似乎更为自然。同时,ψ 不完全、ψ 补充解释为我们呈现了一幅更为复杂的图景,我们可能会或可能不会预测时空叠加是可能的,这取决于时空与物质之间耦合的构建方式。因此,粗略地说,桌面实验的积极结果应该会增加我们对 ψ 完全解释的信心,而消极结果则应该增加我们对 ψ 不完全解释的信心。在第 1 节中,我们介绍了 PIQG 模型,然后在第 2 节中,我们通过提出一组基于桌面实验结果可能对量子力学本体论做出的推论,使推理更加精确。在第 3 节中,我们讨论了一些现有的 PIQG 模型,并考虑了还需要做哪些工作才能使这些方法更具吸引力。对于这些实验的解释有两种相互竞争的范式,分别被称为“牛顿”范式和“三部分”范式:在这里,我们主要在三部分范式内进行工作,因为三部分观点特别关注桌面实验的本体论方面,这使其成为探究量子力学本体论的合适环境,但在第 4 节中,我们考虑了如果不预设三部分观点,可以得出什么结论。最后,在第 5 节中,我们讨论了一种可被视为为 PIQG 模型提供证据的宇宙学现象。
时间反演性质与量子力学中蕴含的幺正理论相吻合,这一结果揭示了广义相对论与量子力学的不相容性,并导致了“信息悖论”。黑洞信息悖论已被列为本世纪十大物理难题之一,但物理学家们始终坚持信息永远不会丢失。二十多年后,Parikh和Wilczek建议将霍金辐射视为量子隧穿效应,并认为势垒由发射粒子自身的能量决定,因此粒子从黑洞辐射时满足能量守恒。他们用这种方法计算了粒子的修正辐射光谱
经典系统的一个定义特征是“原则上可测量”且不受干扰:量子系统明显违反了这一特征。我们描述了一个多干涉仪实验装置,原则上,如果测量重力引起不可约扰动,该装置可以揭示空间叠加源重力场的非经典性。当一个干涉仪产生场时,其他干涉仪用于测量叠加产生的重力场。这既不需要任何特定形式的非经典重力,也不需要在任何阶段产生任何相关自由度之间的纠缠,从而将其与迄今为止提出的实验区分开来。当将此测试添加到最近的基于纠缠见证的提议中时,扩大了用于测试重力的量子公理的范围。此外,所提出的测试为任何有限速率的退相干产生了量子测量引起的扰动的特征,并且与设备无关。
量子几何是区分晶体中电子和真空中电子的关键量。对量子几何的研究继续为量子材料提供见解,揭示发现量子材料的新设计原则。然而,与贝里曲率不同,对量子度量缺乏直观的理解。在这里,我们表明布洛赫电子的量子度量导致动量空间引力。特别是,通过将电子动力学的半经典公式扩展到二阶,我们发现所产生的速度被测地线项修改,并成为弯曲空间中洛伦兹力的动量空间对偶。我们计算了魔角扭曲双层石墨烯的测地线响应,并表明具有平带的莫尔系统是观察这种效应的理想候选者。将这种与重力的类比进一步扩展,我们发现爱因斯坦场方程的动量空间对偶对于纯态仍然无源,而对于混合态,它获得一个取决于小熵的冯·诺依曼熵的源项。我们将该应力能量方程与广义相对论的弱场极限进行比较,得出冯·诺依曼熵是引力势的动量空间对偶的结论。因此,混合态的动量空间测地线方程被一个类似于熵力的项所修改。我们的研究结果强调了量子几何、动量空间引力和量子信息之间的联系,促使人们进一步探索量子材料中的这种对偶引力。
奇点在基础物理学的最佳理论中占有重要地位:量子场论(QFT)是粒子物理学标准模型的框架,描述了所有基本粒子和力,而广义相对论(GR)将引力描述为时空的曲率。这些奇点有多种类型,引发了人们对它们对这些理论的地位和未来理论发展所暗示的不同诊断。然而,至少其中一些被标准解释为促使人们寻找一种更基本的理论:量子引力(QG)。此外,这些奇点在广义相对论和量子场论中的出现通常被认为表明了量子引力的某些特征,这些特征将使非基础理论中的奇点不再成为问题;也就是说,人们期望新理论将解决或消除特定的奇点,并解释它们在当前理论中的出现。因此,奇点通常不仅被视为寻找新理论的动机,而且还为该理论的形式提供了宝贵的见解。鉴于缺乏可用于辅助其发展的经验动机、指导原则和约束,这一点对于寻找量子引力场至关重要。鉴于奇点的重要性和潜在价值,值得更彻底地研究奇点在广义相对论和量子场论中的意义,以了解它们对寻找量子引力场有何启示。特别有趣的是,对比这些理论对不同奇点的不同态度,并探究对量子引力场的推测含义是否有充分的动机。这是本文的目的。我们首先考虑广义相对论中的两种时空奇点:测地线不完备性(§2.1)和曲率奇点(§2.2)。关于广义相对论中这些奇点的意义,物理学界和哲学界的主流态度已经存在分歧。在物理学中,时空奇点通常被认为代表广义相对论的“崩溃”,因而指出需要量子广义相对论。我们在哲学中发现了相反的态度,因为一些著名文献试图明确广义相对论“崩溃”的意义,却找不到任何可以指责该理论不完备的答案。我们概述了一些论据,说明为什么每一种类型的奇点都可能被认为是有问题的,从而需要加以解决。特别是,§2.3 提出了一个论据,说明曲率奇点如何可能被认为是广义相对论“崩溃”的信号,我们认为这在哲学文献中一直被低估了。然后,我们考虑 QFT 中的两种奇点:紫外发散,通常被认为源于使用微扰理论(§3.1);以及朗道极点,紫外发散,通常被认为不是源于使用微扰理论(§3.2)。接下来(§3.3),我们考虑在量子场论的框架下以微扰方式处理广义相对论中的发散(即与爱因斯坦-希尔伯特作用的不可重正化相关的发散),以及渐近安全场景提出的潜在解决方案。在§3.4中,我们发现了对量子场论奇点的四种可能立场。这四种立场是当前理论中对奇点的四种更一般态度的案例。在§4中,我们概述了对奇点的四种态度,这主要基于对物理学文献的调查。虽然似乎普遍一致认为至少一些奇点必须或将会被重正化,但这并不意味着我们对奇点的态度是绝对的。
我们计算了 K 及其涨落 ⟨ K 2 ⟩ 的期望值;两者都遵循与黑洞力学的贝肯斯坦-霍金面积定律相同的面积定律: ⟨ K ⟩ = ⟨ K 2 ⟩ = A 4 GN ,其中 A 是(极值)纠缠表面的面积。研究还表明,K 在 AdS 中受引力影响,因此会产生度量涨落。这些理论结果很有趣,但尚不清楚如何将这种关于全息量子引力的想法精确扩展到普通平坦空间。我们采取的方法是考虑度量涨落的实验特征是否可以决定平坦空间中量子引力真空的性质。特别是,我们提出了一个由 AdS/CFT 计算激发的理论模型,该模型重现了模哈密顿涨落的最重要特征;该模型由高占据数玻色子自由度组成。我们表明,如果该理论通过普通的引力耦合与干涉仪中的镜子耦合,且其应变灵敏度与引力波的灵敏度相似,则可以观察到真空涨落。