Лікарі: Ми живемо в гігантській голограмі

Деякі фізики насправді вірять, що Всесвіт, який ми живемо в може бути гігантською голограмою. Таке наукове визнання стає все більш популярним. І цікава річ, що ця ідея не схожа на симулятори, як Матриця, але досить веде до того, що хоча ми думаємо, що ми живемо в тривимірному Всесвіті, вона може мати лише два розміри. Це називається голографічним принципом.





Ідея кип'ятить до цього: десь далека двовимірна поверхня містить всі дані, необхідні для повного опису нашого світу, і, як голограма, дані продаються в три розміри. Як і герої на телебаченні, ми живемо на плоскій поверхні, що тільки здається глибоко.

Що звучить абсурд. Але якщо фізики приходять до висновку, що їх розрахунки правильні, всі великі проблеми фізики — як природа чорних дірок, так і примирення ваги і квантової механіки — буде набагато простіше вирішувати. В короткий час закони фізики мають більше сенсу при написанні двох розмірів, а не трьох.

«Амонг найбільш теоретичних фізиків, ця ідея не вважається божевільною», – розповідає Леонард Сускийнд, Станіслав, фізико-фізицист, який вперше формально сформований ідею десятки років тому. Зроблено щоденний інструмент для вирішення задач фізики.

Однак варто відзначити важливий момент. Не існує прямих доказів, що наш Всесвіт насправді є двовимірною голограмою. Ці розрахунки не такі, як математичний доказ. Звісно, вони є інтригуючою пропозицією, що наш Всесвіт може бути гомограмою. І ще не всі фізики впевнені, що у нас є хороший спосіб тестування ідеї експериментально.





Яка ідея, що Всесвіт може бути гомограмою?

Ця ідея спочатку виникла з пари парадоксів, пов'язаних з чорними отворами.

1,1 км Парадокс втрати інформації в чорному отворі

У 1974 році Стівен Гокін відкрив, що чорні діри, всупереч поширеній вірі, випромінюють невелику кількість випромінювання з часом. В кінцевому підсумку, коли всі енергетичні витрати виходять за межі заходу – зовнішній край чорної діри – чорний отвір необхідно повністю зникнути.

Однак ця ідея призвела до проблеми втрати інформації в чорному отворі. Довгий час вважається, що фізична інформація не може бути знищена: всі частинки беруть свою оригінальну форму, або в разі зміни впливають на інші частинки, тому зміни можуть відновити оригінальний стан частинок.

У складі аналогії уявіть стеку документів, що надходять на шреддер. Навіть якщо документи були знищені в крихітні частинки, інформація в них все ще буде існувати. Він буде розбитий на невеликі шматки, але не зникне, і в певний час документ може бути перероблений. Так ви можете дізнатися, що написано в ній. Насправді ж можна застосувати до частинок.

Але є проблема: якщо зникне чорне отвір, інформація про кожного об'єкту, що всмоктується в це також здається зникнути.

Одне рішення, запропоноване Соскіндом і голландським фізиком Gerard t'Hooft в середині 90-х років, було те, що коли об'єкт витягується в чорний отвір, він залишає за собою вид двовимірного відбитка, зашифрованого в горизонті заходу. Пізніше, коли випромінювання виходить з чорного отвору, він підбирає відбитки пальців цих даних. Таким чином, інформація не дуже знищена.

Розрахунок показали, що можна зберігати достатню інформацію на двовимірній поверхні чорного отвору, щоб повністю описати всі можливі об'єкти, що об'єднуються.

«Другість, яку ми обидва думали самостійно, є чимось схожим на голограму — двовимірний шматочок фільму, на якому можна зашифрувати інформацію про об’ємну область простору», – розповідає Судськийнд.

2. Проблема ентропії

Також була пов'язана проблема обчислення кількості ентропії в чорному отворі—тобто кількість порушень і випадковості серед його частинок. У 70-х роках Якоб Бекенштейн розрахував, що його ентропія обмежена і її бар пропорційна двовимірній області горизонту події чорного діри.

«Для звичайних систем речовини, ентропія пропорційна об'єму, не площі», – говорить Юань Мальдова, аргентинський фізик, залучений до дослідження голографічного принципу. В кінцевому підсумку він і інші уклали, що виглядає як об'єкт об'єму — чорний отвір — можна краще зрозуміти в двох розмірах.

Як ця ідея йде від чорних дірок до цілого Всесвіту? Ніна цього доводить, що чорні отвори є голограмами. Але майже відразу ж, говорить Сускінд, фізики визнали, що враховуючи всесвіт як двовимірний об'єкт, який тільки здається об'ємним, може допомогти вирішити безліч проблем теоретичної фізики. Математика теорії працює однаково добре, якщо ви йдете про чорний отвір, планету або цілого Всесвіту.

У 1998 році Мальдова продемонструвала, що гіпотетичний Всесвіт може бути гомограмою. Його специфічний гіпотетичний Всесвіт був так званий антиде-Сіттер простір (на простих словах вигнута форма на великих дистанціях, на відміну від нашого плоского Всесвіту).





Крім того, при пошуку в цьому Всесвіті в двох розмірах він знайшов спосіб залучення неймовірно популярної ідеї теорії рядків – широкого теоретичного поля, в якому основні будівельні блоки нашого Всесвіту є одновимірними рядками, не частинками.

І важливіше, в процесі, він поєднує два неймовірно важливі і окремі поняття фізики в єдиний теоретичний каркас. «Холографічний принцип об’єднує теорію тяжіння з теоріями фізики частинок», – каже Мальдова.

Поєднання цих двох фундаментальних ідей в одну когерентну теорію (часто називають квантовою тяжіння) залишається одним із святих grails фізики. Звичайно, що не скажеш нам, що наш Всесвіт — не наш гіпотетичний Всесвіт — це голограма.

Чи може наш Всесвіт, в принципі, бути голограмою, або це ідея застосовується тільки до гіпотетичного? Це залишається предметом інертних дебатів.

В рамках проекту було багато теоретичних робіт, які запропонували, що голографічний принцип може працювати для нашого всесвіту — у тому числі високопрофільні папери австрійських та індійських фізиків, які вийшли у травні.

Як Maldacena, вони також прагнули застосувати принцип і знайти схожість між гетерогенними полями квантової фізики і теорії тяжіння. У нашому Всесвіті дві теорії не погоджуються: вони прогнозують різні наслідки для поведінки будь-яких індивідуальних частинок.

Але в новій роботі фізики розраховують, як ці теорії можуть прогнозувати ступінь заплутаності - дивний квантовий феномен, в якому стани двох крихітних частинок можуть коррелатувати так, щоб зміна однієї частинки буде впливати на інший навіть над величезною дистанцією. Вчені виявили, що шляхом лікування однієї конкретної моделі плоского Всесвіту як голограми, вони можуть отримати однакові результати з обох теорій.

Однак, хоча це трохи ближче до Всесвіту Мальдова, вчені працювали тільки з одним типом плоского простору, а їх розрахунки не встигли врахувати - тільки три просторові розміри. Крім того, навіть якщо це може бути застосовано безпосередньо до нашого Всесвіту, це буде тільки показати, що це може бути святом.

Як ми доведемо, що наш Всесвіт є святою? Кращий тип доказів повинен почати з деяких тестових прогнозів, отриманих з голографічної теорії. Експериментальні фізики можуть збирати докази, якщо результати збігаються прогнозами. Наприклад, теорія Big Bang прогнозувала, що ми можемо знайти залишки енергії, які випромінюють від усього Всесвіту в результаті бурхливого розширення 13.8 мільярдів років тому — і в 1960-х роках астрономи виявили лише те, що у вигляді космічної мікрохвильової фону.

В даний час немає універсальних випробувань, які б забезпечити тверді докази для цієї ідеї. Тим не менш, деякі фізики вважають, що голографічний принцип прогнозує обмеження того, наскільки може містити інформацію про простір, так як наш видимий об'ємний простір зашифрований в обмеженій кількості двовимірної інформації.





Craig Hogan of Fermi Labs використовує інструмент, який називається Холометр для захоплення доказів. Відповідає потужні лазери, які шукають фундаментальний ліміт на кількість інформації, присутніх у самій проміжок часу — в надмалих підмікробних рівнях. Якщо ви знайшли, це буде доказ, що ми живемо в голограмі.

Інші фізики, в тому числі Сускінд, не вірять в цей експеримент і скажуть, що це не буде доказів для голографічного принципу.

Ми живемо в голограмі. Що далі?



Строго кажучи, нічого. Закони фізики, яким ви живете життя, залишаються однаковими. Ваш будинок, ваш собака, ваш автомобіль, ваше тіло буде продовжувати бути об'ємними об'єктами, які завжди думали, що ви були. Але в глибокому розумінні це відкриття перетворить наше існування на фундаментальному рівні.

Це не відрізняється від нашого повсякденного життя, що 13.8 мільярди років тому, в раптовому і бурхливому вибухі, з одного боку, наш Всесвіт утворився. Але відкриття Великої Тріги залишається важливим інструментом у розумінні історії Всесвіту та нашого місця в космосі.

Як правило, дивні принципи квантової механіки — заплутаність, в якій дві віддалені частинки, якось впливають один одному — не впливають на наше повсякденне життя. Ви не бачите атомів і ви не знаєте, що вони роблять на невеликому рівні. Але ці принципи дозволяють нам виявити несподівані закони природи.

Підтвердження голографічного принципу буде таким же. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз. Але це відкриття буде важливим кроком до повного розуміння законів фізики, які регулюють кожну дію. Видання



П.С. І пам'ятайте, що лише змінивши вашу свідомість – разом ми змінюємо світ!

Джерело: hi-news.ru