Είναι το σύμπαν ένα ολόγραμμα; Νέα μελέτη προτείνει κόσμο δύο διαστάσεων

einai-to-sympan-ena-ologramma
Οι ειδικοί ήταν βέβαιοι ότι ο συντριπτικός χώρος στον οποίο αναφερόμαστε ως  Σύμπαν είναι τρισδιάστατος.  Ωστόσο, αυτή η πεποίθηση έχει τώρα αμφισβητηθεί από μια ομάδα επιστημόνων. Που ισχυρίζονται ότι το Σύμπαν είναι απλά ένα ολόγραμμα.

Ζούμε δηλαδή σε ένα γιγαντιαίο ολόγραμμα, και ό, τι βλέπουμε γύρω μας είναι απλώς μια προβολή μιας δισδιάστατης επιφάνειας.


Αυτή είναι η παράξενη θεωρία που παρουσίασε το 1997 ο ​​φυσικός Χουάν Maldacena, ο οποίος ήταν σε θέση να αποδείξει την ύπαρξή της σε εξισώσεις που εξηγούν εν μέρει μόνο το σύμπαν μας.  Οι εξισώσεις του ίσχυαν μόνο σε «εξωτικά» μοντέλα χώρου, τα οποία συγκρούονταν με τις κυρίαρχες θεωρίες για το Σύμπαν. Παρόλα αυτά η επιστημονική κοινότητα βρήκε αρκετά ενδιαφέρουσα τη θεωρία του ολογραφικού σύμπαντος και οι έρευνες συνεχίστηκαν με πιο σημαντικά τα πειράματα που έγιναν στο διάσημο εργαστήριο Fermilab στις ΗΠΑ.

  
einai-to-sympan-ena-ologramma
Τώρα ερευνητές στην Αυστρία, για πρώτη φορά, είναι σε θέση να δείξουν πώς αυτή η παράξενη ολογραφική αρχή μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε ένα πιο ρεαλιστικό μοντέλο του σύμπαντος μας.

Για όσους δεν γνωρίζουν: υπάρχουν ολογράμματα στην καθημερινή μας ζωή. Βρίσκονται στα πάντα, από τα τραπεζογραμμάτια μέχρι τις πιστωτικές κάρτες. Τα ολογράμματα είναι δύο διαστάσεων, αλλά στους θεατές εμφανίζονται ως τρισδιάστατα.


Μία δισδιάστατη επιφάνεια μπορεί να περιέχει όλες τις αναγκαίες πληροφορίες για ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Αυτό συμβαίνει π.χ. στο τσιπάκι ασφαλείας μιας πιστωτικής κάρτας. Έτσι, ένα σύμπαν δύο διαστάσεων μπορεί να «προβάλλεται» σε τρεις διαστάσεις.

Με άλλα λόγια, το σύμπαν (μας) μπορεί να είναι επίπεδο, αλλά στα μάτια μας να αποκτά μια ακόμη διάσταση.

H επιφάνεια δηλαδή περιέχει όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για να περιγράψει ένα τρισδιάστατο αντικείμενο - το οποίο στην προκειμένη περίπτωση είναι το σύμπαν μας.


Η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι το σύμπαν μας θα μπορούσε να συμπεριφέρεται με παρόμοιο τρόπο.


Στην ουσία, η αρχή υποστηρίζει ότι τα δεδομένα που περιέχει η περιγραφή του τρισδιάστατου αντικειμένου  - όπως η συσκευή που διαβάζετε αυτό το άρθρο - θα μπορούσε να κρύβεται σε μια περιοχή αυτής της πεπλατυσμένης, «πραγματικής» εκδοχής του σύμπαντος.


Ο Maldacena κατέληξε σε αυτό το συμπέρασμα, όταν ανακάλυψε ότι οι μαθηματικές περιγραφές του σύμπαντος στην πραγματικότητα απαιτούν μια λιγότερη διάσταση από ό, τι φαίνεται.


 Σύμφωνα με αυτή τη πρόσφατα ολογραφική αρχή, που παρουσιάστηκε,  η μαθηματική περιγραφή του Σύμπαντος μας χρειάζεται μόνο δύο διαστάσεις, όχι τρεις. Αυτό σημαίνει ότι τα πράγματα που αισθανόμαστε ως τρισδιάστατα θα μπορούσαν πραγματικά να είναι εικόνες δισδιάστατων διεργασιών εν μέσω του τεράστιου κοσμικού ορίζοντα.


Αλλά μέχρι τώρα, η αρχή αυτή έχει μελετηθεί μόνο σε κάτι που είναι γνωστό ως «καμπύλοι χώροι anti-de-sitter» - ή εξωτικοί χώροι με αρνητική καμπυλότητα.


Οι επιστήμονες κατέληξαν σε αυτούς τους χώρους για να συνδυάσουν την περιγραφή της βαρύτητας σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον ενώ προέβλεπαν τα κβαντικά σωματίδια σε δύο χωρικές διαστάσεις. Οι  anti-de-sitter χώροι είναι με αρνητική καμπυλότητα και κάθε αντικείμενο που εκτοξεύεται μακριά σε μια ευθεία γραμμή επιστρέφει. Το πρόβλημα είναι ότι διαφέρουν πολύ από τους χώρους στο δικό μας σύμπαν.


Το σύμπαν μας είναι σε μεγάλο βαθμό επίπεδο, και στις αστρονομικές αποστάσεις, έχει θετική καμπυλότητα.


Η πιο πρόσφατη μελέτη από επιστήμονες στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης τώρα δείχνει ότι η ολογραφική αρχή ισχύει σε ενιαίο χώρο-χρόνο.


«Ο Χουάν Maldacena πρότεινε την ιδέα ότι υπάρχει μια αντιστοιχία μεταξύ των βαρυτικών θεωριών σε καμπύλους χώρους anti-de-sitter , αφενός, και η κβαντική θεωρία πεδίου σε χώρους με μια λιγότερη διάσταση, από την άλλη», λέει ο Daniel Grumiller από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης .


Για να δοκιμαστεί η θεωρία, οι επιστήμονες ξόδεψαν τρία χρόνια, δημιουργώντας εξισώσεις βαρύτητας που δεν απαιτούν εξωτικούς χώρους και, αντ 'αυτού, ζουν σε μια επίπεδη επιφάνεια.


«Αν η κβαντική βαρύτητα σε ένα επίπεδο χώρο επιτρέπει μια ολογραφική περιγραφή από ένα πρότυπο κβαντικής θεωρίας, τότε θα πρέπει να υπάρχουν φυσικές ποσότητες, οι οποίες μπορεί να υπολογιστούν και στις δύο θεωρίες - και τα αποτελέσματα πρέπει να συμφωνήσουν», λέει ο Grumiller.


Ένα βασικό χαρακτηριστικό της κβαντομηχανικής -η κβαντική διεμπλοκή- έπρεπε να εμφανιστεί στο πιο ρεαλιστικό μοντέλο του σύμπαντος μας. Όταν τα κβαντικά σωματίδια έχουν εμπλακεί, δεν μπορούν να χαρακτηριστούν μεμονωμένα. Σχηματίζουν ένα ενιαίο κβαντικό αντικείμενο, ακόμα και αν βρίσκονται πολύ μακριά.


Υπάρχει ένα μέτρο για το ποσό της εμπλοκής σε ένα κβαντικό σύστημα, που ονομάζεται «εντροπία της εμπλοκής».


Η ομάδα έδειξε ότι αυτή η εμπλοκή έχει την ίδια αξία τόσο σε ένα επίπεδο μοντέλο κβαντικής  βαρύτητας όσο και σε μια μικρή διάσταση κβαντικής θεωρίας πεδίου.


«Ο υπολογισμός αυτός επιβεβαιώνει την υπόθεσή μας ότι η ολογραφική αρχή μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί σε επίπεδους χώρους», δήλωσε ο Max Riegler στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης. «Είναι απόδειξη για την εγκυρότητα αυτής της ανταπόκρισης στο σύμπαν μας», λέει ο Max Riegler (TU Wien).


«Το γεγονός ότι μπορούμε ακόμα να μιλήσουμε για κβαντική πληροφορία και εντροπία της εμπλοκής σε μια θεωρία της βαρύτητας είναι εκπληκτικό από μόνο του και δύσκολα θα μπορούσε κανείς να το φανταστεί λίγα χρόνια πριν», πρόσθεσε ο Grumiller.

«Ότι είμαστε πλέον σε θέση να χρησιμοποιήσουμε αυτό ως ένα εργαλείο για να ελέγξουμε την εγκυρότητα της ολογραφικής αρχής και ότι αυτή η δοκιμή λειτουργεί, είναι πραγματικά αξιοσημείωτο.»

Η ολογραφική αρχή


Η ολογραφική αρχή ισχυρίζεται ότι η βαρύτητα στο σύμπαν προέρχεται από λεπτές, δονούμενες  χορδές.

Αυτές οι χορδές είναι ολογράμματα των γεγονότων που λαμβάνουν χώρα σε ένα απλούστερο, πιο επίπεδο σύμπαν.

Η αρχή υποδηλώνει ότι, όπως και το chip ασφαλείας στην πιστωτική σας κάρτα, υπάρχει μια δισδιάστατη επιφάνεια που περιέχει όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για να περιγράψει ένα τρισδιάστατο αντικείμενο - το οποίο στην προκειμένη περίπτωση είναι το σύμπαν μας.


Η θεωρία υποστηρίζει ότι τα δεδομένα που περιέχει μια περιγραφή του όγκου του χώρου - όπως ενός ανθρώπου ή ενός κομήτη - θα μπορούσε να κρύβεται σε μια περιοχή αυτής της πεπλατυσμένης, «πραγματικής» εκδοχή του σύμπαντος.


Σε μια μαύρη τρύπα, για παράδειγμα, όλα τα αντικείμενα που θα πέσουν μέσα σε αυτή θα περιλαμβάνονται εξ ολοκλήρου σε διακυμάνσεις της επιφάνειας, σχεδόν σαν ένα κομμάτι της μνήμης του υπολογιστή που περιέχεται σε ένα τσιπ.


Σε μια ευρύτερη έννοια, η θεωρία προτείνει ότι ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να θεωρηθεί ως «δισδιάστατη δομή που προβάλλεται σε ένα κοσμολογικό ορίζοντα» - ή με άλλα λόγια, μια προβολή.


Αν μπορούσαμε να κατανοήσουμε τους νόμους που κυβερνούν τη φυσική σε εκείνη τη μακρινή επιφάνεια, η αρχή υποδηλώνει ότι θα μπορούσαμε να αντιληφθούμε όλα όσα υπάρχουν για να κατανοήσουμε την πραγματικότητα.

thecuriosityofcat

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου