Czy nasz wszechświat mógł być tylko hologramem? Pomysł ten był w głowach ludzi już wcześniej i mało kto może być tym zaskoczony, ale mimo to wydaje się tak niewiarygodny, że ludzie nie traktują go poważnie. Jednak może to być fizyczna własność naszego świata. I być może wkrótce to zobaczymy.
Matematycy są już zaznajomieni z zasadą holograficzną, zaproponowaną po raz pierwszy przez słynnego fizyka Gerarda t'Hoofta, a opracowaną przez równie słynnego fizyka Leonarda Susskinda. Twierdzi, że po pierwsze, wszystkie informacje zawarte w pewnym obszarze przestrzeni można przedstawić jako hologram - teorię, która „żyje” na granicy tego obszaru. Jak horyzont grawitacyjny zależny od obserwatora. W konsekwencji wymaga o jeden wymiar mniej, niż się wydaje. Dokładniej, teoria na granicach powinna zawierać co najwyżej jeden stopień swobody na kwadrat Plancka. Mówiąc szerzej, ponieważ wszechświat wydaje się nam trójwymiarowy, może to być w rzeczywistości dwuwymiarowa struktura nałożona na niewiarygodnie duży kosmiczny horyzont.
W 1997 roku Juan Maldacena był pierwszym, który postulował teorię holograficznego wszechświata, mówiąc, że grawitacja powstaje z cienkich wibrujących strun, które istnieją w dziesięciu wymiarach. Od tego czasu wielu fizyków pracuje w tym kierunku.
„Ta praca osiągnęła punkt kulminacyjny w ostatniej dekadzie i sugeruje, że co ciekawe, wszystko, czego doświadczamy, jest niczym innym jak holograficzną projekcją procesów zachodzących na jakiejś odległej powierzchni, która nas otacza” - napisał fizyk Brian Green z Columbia University w 2011. „Możesz się uszczypnąć, a doznanie będzie całkiem realne, ale odzwierciedla równoległy proces zachodzący w innej, odległej rzeczywistości”.
Fizycy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu zasugerowali, że zasada holograficzna działa nawet w płaskiej czasoprzestrzeni, a nie tylko w obszarach teoretycznych z ujemną krzywizną. Z reguły zjawiska grawitacyjne opisywane są w trzech wymiarach przestrzennych, podczas gdy cząstki kwantowe - tylko w dwóch. Okazuje się, że można nałożyć wyniki niektórych pomiarów na inne - i ten niesamowity wniosek zaowocował ponad 10 000 prac naukowych z fizyki teoretycznej na temat przestrzeni zakrzywionych ujemnie. Jednak do tej pory wszystko wydawało się stosunkowo dalekie od naszego, płaskiego, dodatnio zakrzywionego wszechświata.
„Jeśli grawitacja kwantowa w płaskiej przestrzeni pozwala na holograficzny opis za pomocą standardowej teorii kwantów, to muszą istnieć wielkości fizyczne, które można obliczyć w obu teoriach - a wyniki muszą być takie same” - mówi Daniel Grumiller z Politechniki Wiedeńskiej. Obejmuje to przejaw kwantowego splątania w teorii grawitacji, to znaczy cząstek nie można opisać indywidualnie. Okazuje się, że można zmierzyć wielkość splątania w układzie kwantowym, nazywa się to entropią splątania. Grumiller pokazuje, że ma tę samą wielkość w płaskiej kwantowej grawitacji iw dwuwymiarowej teorii pola.
Naukowiec zaznaczył, że zgodność tę można zweryfikować na przykładzie splątania kwantowego, które objawia się, gdy właściwości obiektów, początkowo ze sobą powiązanych, okazują się skorelowane nawet wtedy, gdy dzieli je odległość od siebie: zmiana właściwości jednego obiektu przy oddalaniu się od układu wpływa na właściwości reszta.
„Obliczenia te potwierdzają nasze przypuszczenie, że zasada holograficzna może mieć miejsce w płaskich przestrzeniach. To dowód na taką korespondencję w naszym wszechświecie - mówi Max Riegler z Politechniki Wiedeńskiej.
Film promocyjny:
Brzmi niesamowicie. Jednak kolejny krok na korzyść wszechświata holograficznego jest przerażający.
Ilya Khel