Hologramy są prawdopodobnie jednymi z najbardziej interesujących „płaskich” obiektów, jakie mogą stworzyć ludzie. Jako w pełni trójwymiarowy zestaw informacji zakodowanych na dwuwymiarowej powierzchni, hologramy mogą zmieniać swój wygląd w zależności od punktu widzenia. I chociaż naukowcy twierdzą, że możemy dostrzec tylko trzy wymiary przestrzenne, w rzeczywistości może być ich znacznie więcej.
Stąd intrygująca możliwość, że w pewnym sensie możemy być holograficzną projekcją wielowymiarowego wszechświata.
Wszechświat holograficzny mógłby wiele wyjaśnić. Zatem zakładając, że holograficzny punkt widzenia jest poprawny, jaki byłby związek między dwuwymiarową powierzchnią a trójwymiarową manifestacją? Jak użyteczny jest ogólnie hologram w zrozumieniu wszechświata?
Wszyscy widzieliśmy hologramy, ale większość ludzi nie wie, jak one naprawdę działają. Ich naukowa strona jest fascynująca. Fotografia jest prosta: bierzesz światło emitowane lub odbijane od obiektu, skupiasz je w obiektywie i rejestrujesz na płaskiej powierzchni. Nie tylko fotografia się sprawdza: twoje oko działa w ten sam sposób. Soczewka gałki ocznej skupia światło, a pręciki i czopki z tyłu oka rejestrują je, wysyłając sygnały do mózgu, który przekształca je w obraz.
Jednak za pomocą specjalnej emulsji i spójnego (np. Laserowego) światła można stworzyć mapę całego pola świetlnego obiektu, czyli hologram. Można dokładnie zarejestrować różnice w gęstości, teksturze, przezroczystości i nie tylko. Po odpowiednim oświetleniu ta płaska mapa 2D wyświetla pełny zestaw informacji 3D, które zmieniają się wraz z twoją perspektywą i, co najciekawsze, robi to dla każdej możliwej perspektywy, z której możesz na nią spojrzeć. Wydrukuj go na metalowej folii i masz prosty, tradycyjny hologram.
Nasz wszechświat, tak jak go postrzegamy, ma do dyspozycji trzy wymiary przestrzenne. Ale co, jeśli jest ich znacznie więcej? Tak jak zwykły hologram jest dwuwymiarową powierzchnią, która koduje pełny zestaw informacji o naszym trójwymiarowym wszechświecie, czy nasz trójwymiarowy wszechświat może kodować informacje o zasadniczo czterowymiarowej lub - więcej - wymiarowej rzeczywistości, w której jesteśmy uwięzieni? W zasadzie jest to możliwe i wynika z tego szereg ciekawych możliwości. To prawda, że te możliwości mają również swoje ograniczenia, które należy zrozumieć.
Pomysł, że nasz wszechświat może być hologramem, pochodzi z koncepcji teorii strun. Teoria strun wyłoniła się z założenia - modelu strun - które wyjaśniałoby silne oddziaływania, jakie protony, neutrony i inne bariony (i mezony) mają złożoną strukturę. Zrobiła kilka bezsensownych przewidywań, które nie pasowały do eksperymentów, w tym istnienie cząstki o spinie 2, ale ludzie zdali sobie sprawę, że jeśli skala energii zostanie przesunięta w kierunku skali Plancka, model strun może połączyć znane siły podstawowe z grawitacją. Tak narodziła się teoria strun. Plus lub minus (w zależności od tego, na którą stronę patrzysz) ten model polega na tym, że wymaga więcej pomiarów. Kolejnym poważnym pytaniem było, jak z teorii wyodrębnić nasz wszechświat za pomocą trzech wymiarów przestrzennych,w którym jest o wiele więcej tych wymiarów. A która z teorii strun (a jest ich bardzo wiele) będzie najbardziej poprawna?
Być może wiele różnych modeli i scenariuszy teorii strun to tylko różne aspekty tej samej podstawowej teorii, rozpatrywane z różnych punktów widzenia. W matematyce dwa równoważne sobie systemy nazywane są „podwójnymi” (dualnymi) i jedno nieoczekiwane odkrycie skierowane w stronę hologramu - w systemie dualnym każda strona ma inną liczbę wymiarów. W 1997 roku fizyk Juan Maldacena zasugerował, że nasz trójwymiarowy wszechświat (plus czas), z jego teoriami pola kwantowego opisującymi cząstki elementarne i interakcje, jest podwójny do bardziej wielowymiarowej czasoprzestrzeni (przestrzeń anty-de Sittera), co ma implikacje dla kwantowych teorii grawitacji …
Film promocyjny:
Jak dotąd jedyne znalezione przez nas dualności wiążą właściwości przestrzeni wielowymiarowej z jej jednowymiarową dolną granicą: zmniejszaniem się wymiarów o jeden. Nie jest jeszcze jasne, czy z dziesięciowymiarowej teorii strun możemy wywnioskować trójwymiarowy wszechświat taki jak nasz, tak że są one dualne. Możemy tworzyć dwuwymiarowe hologramy, kodując tylko trójwymiarowe informacje; nie możemy zakodować czterowymiarowych informacji w trójwymiarowym hologramie; nie możemy zakodować naszego trójwymiarowego wszechświata w jednowymiarowym.
Innym interesującym powodem, dla którego dwie przestrzenie o różnych wymiarach są podwójne, jest następujący: mniej informacji jest dostępnych na powierzchni niskowymiarowej granicy niż wewnątrz objętości całkowitej przestrzeni, którą ta granica zawiera. Więc jeśli się zmienisz.