Od dziesięcioleci naukowcy rozważali koncepcję, że nasz Wszechświat jest (lub kiedyś był) gigantycznym i bardzo złożonym hologramem, w którym wszystkie prawa fizyczne wymagają tylko dwóch wymiarów, ale wszystko wokół nas działa według trzech wymiarów. Jak możesz sobie wyobrazić, taka hipoteza wcale nie jest łatwa do udowodnienia, ale fizycy donoszą, że w końcu znaleźli pierwszy obserwowalny dowód, że wczesny Wszechświat mógł idealnie odpowiadać tak zwanej zasadzie holograficznej, a to wcale nie jest sprzeczne ze standardowym modelem Wielkiego Wybuchu.
„Proponujemy wykorzystanie tego holograficznego modelu wszechświata, który bardzo różni się od najpopularniejszego standardowego modelu Wielkiego Wybuchu opartego na grawitacji i inflacji” - mówi jeden z uczestników badania, Nyayesh Afshordi z University of Waterloo w Kanadzie.
„Każdy z tych modeli pozwala nam poczynić różne przewidywania, które możemy przetestować, i na tej podstawie udoskonalić i uzupełnić nasze teoretyczne rozumienie wszechświata. Co więcej, można to zrobić w ciągu najbliższych pięciu lat”.
Żeby było jasne: naukowcy nie mówią, że w tej chwili wszyscy żyjemy w hologramie. Spekulują jedynie, że na jego wczesnym etapie - w ciągu kilkuset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu - wszystko we wszechświecie stało się trójwymiarową projekcją, pierwotnie utworzoną z dwuwymiarowych granic.
Jeśli w ogóle nie znasz eposu teoretycznego „Nasz Wszechświat jest hologramem”, oto mały wypad do historii. Teoria, że cały nasz wszechświat jest hologramem, sięga lat 90. XX wieku, kiedy to amerykański fizyk teoretyk Leonard Susskind zaczął propagować wśród mas swoją ideę, że prawa fizyki, które znamy, tak naprawdę nie wymagają trzech wymiarów.
Jak więc wszechświat wokół nas jest trójwymiarowy, ale „w rzeczywistości” jest on przedstawiany jako dwuwymiarowy? Idea opiera się na fakcie, że objętość jego przestrzeni jest „zakodowana” w określonych granicach, czyli w tzw. Polu horyzontu grawitacyjnego, którego granice zależą od punktu obserwacji. Zanim zaczniesz się śmiać, pamiętaj, że od 1997 roku napisano ponad 10 000 prac wspierających ten pomysł. Innymi słowy, nie jest tak szalona, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Cóż, jeśli tylko trochę.
Teraz Afshordi i jego zespół poinformowali, że w ramach badania nierównomiernego rozmieszczenia KMPT (szczątkowego promieniowania z Wielkiego Wybuchu) znaleźli mocne dowody wspierające wyjaśnienie holograficznej formy Wszechświata na jego najwcześniejszych etapach rozwoju.
Film promocyjny:
„Wyobraź sobie, że wszystko, co widzisz, czujesz i słyszysz w trzech wymiarach (i wraz z postrzeganiem czasu) w rzeczywistości pochodzi z dwuwymiarowego, płaskiego pola” - powiedział Costas Skenderis z Uniwersytetu w Southampton i jeden z uczestników badania.
„Zasada jest podobna do tego, co możemy znaleźć w konwencjonalnych hologramach, w których trójwymiarowy obraz jest kodowany na dwuwymiarowej płaszczyźnie. Jest to na przykład charakterystyczne dla hologramów na tych samych kartach kredytowych. Jednak w naszym przypadku mówimy już o tym, że cały Wszechświat jest zakodowany w ten sposób”.
Powodem, dla którego fizycy są w ogóle zainteresowani zasadą holograficzną, podczas gdy standardowy model Wielkiego Wybuchu wygląda o wiele jaśniej i bardziej logicznie, jest to, że w tym drugim są pewne luki, ale te luki są tak fundamentalne, że spowalniają proces naszego zrozumienia wszystkich praw fizycznych. ogólnie i wciąż w zarodku.
Zgodnie ze scenariuszem Wielkiego Wybuchu reakcje chemiczne doprowadziły do bardzo dużej ekspansji pierwotnej przestrzeni, która doprowadziła do powstania naszego wszechświata. Na wczesnym etapie jej narodzin szybkość tej ekspansji (inflacji) była kolosalna. Chociaż większość fizyków popiera teorię kosmicznej inflacji, nikt nie był jeszcze w stanie odkryć dokładnego mechanizmu odpowiedzialnego za tę dramatyczną ekspansję Wszechświata z prędkością większą niż prędkość światła i wzrost z poziomu subatomowego do chwili obecnej. Wszystko wydarzyło się niemal natychmiast.
Kłopot w tym, że żadna z naszych obecnych teorii nie jest w stanie wyjaśnić, jak to wszystko razem działa. Weźmy na przykład ogólną teorię względności, która doskonale wyjaśnia zachowanie dużych obiektów, ale jednocześnie nie jest w stanie wyjaśnić zachowania najmniejszych. To już jest środowisko mechaniki kwantowej, które z kolei nie jest w stanie wyjaśnić wielu innych rzeczy. Wszystko to zasmuca jeszcze bardziej, gdy trzeba wyjaśnić, jak dosłownie cała masa i energia istniejąca we Wszechświecie były początkowo skoncentrowane w niewielkiej przestrzeni. Jedna hipoteza próbuje połączyć oba zjawiska naraz, a druga, dotycząca grawitacji kwantowej, mówi, że jeśli można odrzucić jeden wymiar przestrzenny, to można odrzucić grawitację w swoich obliczeniach, aby uprościć zadanie obliczeniowe.
Zasada holograficzna
„To wszystko jest hologramem. W tym sensie, że istnieje opis wszechświata, który mówi, że prawdopodobieństwo nawet zredukowanej liczby wymiarów odpowiada wszystkiemu, co możemy zobaczyć po Wielkim Wybuchu”- mówi Afshordi.
Aby sprawdzić, jak dobrze holograficzna zasada wszechświata radzi sobie z wyjaśnianiem wszystkiego, co wydarzyło się w samym momencie Wielkiego Wybuchu i po tym wydarzeniu, zespół naukowców stworzył model komputerowy z jednym czasem i dwoma wymiarami przestrzennymi.
Kiedy naukowcy wprowadzili do tego modelu dane, które znamy o Wszechświecie, w tym informacje o obserwacjach KMPT - promieniowania cieplnego, które pojawiło się zaledwie kilkaset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu - nie znaleźli sprzeczności. Wszystko idealnie pasowało. W tym promieniowanie reliktowe. Model w rzeczywistości doskonale odtworzył zachowanie cienkich odcinków reliktowego promieniowania, ale nie był w stanie odtworzyć większych „kawałków” Wszechświata szerszych niż 10 stopni. Będzie to wymagało bardziej złożonego modelu.
Naukowcy wyjaśniają, że są bardzo daleko od udowodnienia, że nasz wszechświat faktycznie był kiedyś projekcją holograficzną. Mamy jednak teraz fakt pozyskiwania danych empirycznych zebranych na podstawie prawdziwej wiedzy o Wszechświecie. Fakt ten może ostatecznie stać się początkiem odkrycia możliwości, która wyjaśni brakujące części w prawach fizycznych w kategoriach dwuwymiarowej reprezentacji. Innymi słowy, praca Afshordiego i jego współpracowników tylko udowadnia, że lekkomyślne rezygnowanie z możliwości holograficznego modelu Wszechświata to absolutnie niewybaczalny luksus.
Czy to oznacza, że wszyscy żyjemy teraz w złożonym hologramie? Według Afshordi nie jest to do końca prawdą. Ich model jest w stanie opisać to, co wydarzyło się tylko w najwcześniejszej epoce Wszechświata, ale nie opisać jego obecnego stanu. Niemniej jednak teraz warto się zastanowić, w jaki sposób rzeczy z dwuwymiarowej przestrzeni można rzutować w trójwymiarowy wymiar, jeśli oczywiście mówimy o wszechświecie, a nie o kartach kredytowych.
„Powiedziałbym, że nie żyjemy w hologramie. Ale nie powinniśmy lekceważyć możliwości, że moglibyśmy się z tego wydostać. Niemniej jednak w 2017 roku na pewno żyjesz w trzech wymiarach”- podsumował Afshordi.
NIKOLAY KHIZHNYAK