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什么是 AdS / CFT ?

2015-02-05知识

还在学,提供一些粗浅的看法,不一定对,欢迎指正,且以后可能更新:

如果一句话解释给门外汉,AdS/CFT对偶是联系内部的量子引力(当然可以加一些物质场进来)和边界上的CFT的对偶。

从建立程序上有两种途径:top down和bottom up。前者是从一个具体的UV完备的理论出发「推出」两种等价的低能有效理论的对偶。后者是从EFT的角度来看这个对偶,而且更像是利用内部的理论「定义」边界上的理论,只不过对称性恰好使得边界上是CFT。

具体地说,top down选择以弦论为UV完备理论出发。弦论有很多有趣的玩法,比如你可以从中识别出无质量自旋为2的自由度作为对背景的扰动——相当于理论一开始就是平直时空上的,但是弦会改变它生活的时空,使之弯曲;弦论可以满足你对「曲率起源于物质,又作用于物质」的想象。这种做法可以推广——你可以把开弦自由度(被认为长在所谓的D-膜上)识别出来作为背景,然后让闭弦(作为物理的粒子)在此背景上运动;这样得到的是一个弯曲时空的闭弦论,且其低能有效理论一部分是自由引力子,另一部分生活在 AdS_5 \times \mathbb{S}^5 (AdS5和球面的出现是因为开弦的牺牲改变了背景),把 \mathbb{S}^5 紧化之后就得到了 AdS_5 上的引力理论。所谓紧化,就是杀死不被观测的紧致维度,由于紧致流形上的场总是可以按某正交归一基展开(这个基中的基矢量用n标记),因此作用量中的积分就转变为了n的级数,低能近似下只取前面的若干项,从而「降低了」理论的维数。另一种看法是开弦和闭弦都生活在平直时空,因为定义开弦而引入的D3-膜(在低能时)成为了Super Yang-Mills生活的自然空间(是4维的),低能时的另一部分自由度也是自由引力子。这两种看法应该在全量子意义下等价(全量子是指按微扰展开,应该逐阶对应上)。不关心自由引力子部分,从而得知著名的Maldacena版本的AdS/CFT。

另一方面,bottom up是不关心UV完备理论到底是啥,而只在EFT的意义上讨论对偶。建立bottom up的方式是直接引入witten map,简介可以参考下面回答:

最后,我个人认为全息对偶是有偏向的,即内部场论的信息仍然要多一些。按照witten map,从内部得到边界是直接的,没有任何不清楚的地方;但从边界反过来对应内部,似乎还没有确切的做法。而且所谓「两边的生成泛函相等」实际上是很不负责的说法,如果加上宗量,应该写成

Z_{cft}[O] = Z_{gravity}[\Phi|_{\partial AdS}]

其中 O 和 \Phi 是相互对偶的场,前者在CFT里,后者在引力里。是的,你没看错,右边并不是通常意义上的生成泛函,它的输入是「场在边界上的取值」。因此我目前认为理解成「对偶」似乎有些激进了。