Svemir kao hologram

Svemir kao hologram

Tim fizičara pružio nam najbolje dosadašnje dokaze koji pokazuju da bi naš svemir mogao biti samo velika projekcija.

Zasigurno možemo tvrditi kako je Nature svojim nedavnim izvještajem uzdrmao širu javnost. Pompozno najavljeni članak govori nam kako simulacije podržavaju teoriju holografskoga svemira. Odnosno, deset dimenzionalna teorija gravitacije daje nam ista predviđanja kao kvantna fizika unutar manje dimenzija. Dobro, mnogo manje dimenzija.

Ta istraživanja provedena su od strane Yoshifumi Hyakutake i njegovih kolega sa Sveučilišta Ibaraki u Japanu, te su nam dali povoda da se prisjetimo i pokušamo bolje razumjeti jednu od najintrigantnijih zamisli u svijetu fizike.

Da bi uopće krenuli u ovakvo kompleksnu temu, moramo se prisjetiti prijašnjih napora na ovom području. Moramo reći ponešto o kvantnoj fizici i o teoriji struna koja se krije u pozadini ovoga principa. Zadatak nije jednostavan, ali vrijedi odvojiti vrijeme kako bi nam japanska istraživanja imala smisla.

IDEJA HOLOGRAFSKOG SVIJETA

Ideja holografskog svemira predlaže kako živimo u simuliranoj stvarnosti gdje je naš svijet samo detaljna iluzija. Ta iluzija projekcija je našeg mozga, a naša energetska polja dekodirana su u trodimenzionalni svijet koji vidimo oko nas.

Ovaj koncept nije nov, o njemu je još u staroj Grčkoj pisao Platon koji je je naše viđenje svijeta usporedio s krivudavim sjenama koje je naš drevni predak promatrao na slabo osvijetljenim zidovima mračne špilje. Smatrao je da je naša percepcija tek blijeda sjena mnogo bogatije stvarnosti koja nam nekako izmiče i treperi izvan našeg dohvata.

Dva tisućljeća poslije, čini se da je Platonova špilja ipak više od puke metafore. Odjenimo tu njegovu prispodobu u novo ruho: stvarnost – a ne samo njezina blijeda sjena – možda se nalazi na udaljenoj graničnoj površini, a sve čemu svjedočimo u tri uobičajene prostorne dimenzije tek je puka projekcija tih udaljenih zbivanja. To jest, stvarnost se možda može usporediti s hologramom.

ZNANSTVENI POČECI TEORIJE HOLOGRAMA

Priznajemo da velike rečenice s početka prethodnog odjeljka pomalo zvuče kao new age gluposti, no s prvim znanstvenim koracima po pitanju holografskog svijeta susrećemo se početkom 80-ih godina prošlog stoljeća. Američki fizičar David Joseph Bohm, nezadovoljan standardnim teorijama koje nisu mogle objasniti predviđanja kvantne mehanike postao je prvi značajniji zagovornik principa holografskog svemira.

„Naš mozak matematički konstruira realnost interpretirajući frekvencije koje dolaze iz druge dimenzije. To je dublji dio našega postojanja, izvan prostora i vremena,“ govori Bohm.

Tim predvođen fizičarem Alainom Aspectom 1982. u Parizu je proveo važan eksperiment koji otkriva jedno od najvažnijih obilježja kvantne fizike. Oni su otkrili kako pod određenim uvjetima subatomske čestice (kao što su elektroni) mogu međusobno trenutačno komunicirati bez obzira na njihovu udaljenost. Nije bitno jesu li udaljeni 10 metara ili 10 milijardi kilometara, komunikacija ostaje trenutna bez obzira na udaljenost. Nekako jedna čestica jednostavno ‘zna’ kako se ponaša druga. Danas ovakvo zbunjujuće ponašanje čestica nazivamo ‘kvantno sprezanje‘.

VELIKI PREOKRET I TEORIJA STRUNA

Nakon početnog zanosa, činilo se kako je priča hologramskom svijetu stajala zakapana u mjestu. Svakako, istraživanje Aspecta značajno je za kompletnu znanost, ali velika istraživanja koja bi dala podršku hipotezi o holografskom svijetu jednostavno ne nalazimo u sljedećih petnaestak godina.

Gotovo zaboravljanja ekstremna pretpostavka ‘novu mladost’ doživljava 1997. s prijedlogom fizičara Juan Maldacena.

Ukratko, u svom istraživanju Maldacena je iz dvije komplemen­tarne perspektive razmatrao svojstva gusto nagomilanog skupa trodimenzionalnih opni. Jedna od tih dviju perspektiva – “unutrašnja” – usredotočuje se na strune koje se gibaju, vibriraju i uvijaju duž samih opni. Druga perspektiva- “vanjska“ tiče se načina na koji opne gravitacijski djeluju na svoju neposrednu okolinu, vrlo slično utjecaju Sunca i Zemlje na njihovu okolinu.

Maldacena je ustvrdio da obje perspekti­ve opisuju jednu te istu fizikalnu situaciju, samo iz različitih kutova gledanja. Unutrašnja perspektiva uključuje strune koje se gibaju po velikom broju opni, a vanjska perspektiva u obzir uzima strune koje se kreću kroz dio zakrivljenog prostorvremena, ograničenog velikim brojem opni. Izjednačivši ove dvije perspektive, Maldacena je otkrio eksplicitnu vezu između fi­zike koja vlada u nekom dijelu prostora i fizike koja vrijedi na njegovoj granici – pronašao je eksplicitno ostvarenje holografije. To je osnovna ideja.

Njegova ideja oduševila je fizičare, dala je značajne priloge u korist teoriji struna koja rješava nesklad između kvantne fizike i Einsteinove teorije relativnosti. Jedina loša strana teorije struna je ta što je ona za sada nedokaziva. Današnjom tehnologijom ne možemo uhvatiti malene strune i dokazati njihovo postojanje. Ipak, Hyakutake i njegov tim učinili su još jedan korak u dokazivanju ispravnosti teorije struna.

JAPANSKA ISTRAŽIVANJA KOJA SU POTRESLA SVIJET FIZIKE

Hyakutake i kolege već godinama su radili eksperimente, ali tek su posljednja dva rada dobila zasluženu pozornost.

U jednom radu oni su matematički opisali što bi se trebalo dogodilo, prema teoriji, u crnim rupama. Dobiveni brojevi također opisuju i pojedina, do sada, nepoznata svojstva. Heyakutake je tako izračunao unutarnju energiju crnih rupa, poziciju granice crnih rupa i ostatka svemira, entropiju itd.

‘Čini se kako su izračuni dobri,‘ govori Maldacena koji nije sudjelovao u ovom projektu.

Drugi rad opisuje što bi se trebalo dogodit, teoretski govoreći, ukoliko postoje niže dimenzije svemira koje nemaju gravitaciju.

Ono što iznenađuje, naravno,  je podudaranje izračuna između ova dva rada. Hologramska projekcija je možda ipak moguća.

Kakogod, znanstveni rad ne predlaže da mi zapravo živimo u holografskom svijetu. Hyakutakeovi izračuni opisuju svemir s deset dimenzija u području crne rupe i jednodimenzionalni svemir koji možemo opisati nakon što izračunamo karakteristike dvodimenzionalnog svemira bez gravitacije.

Rad ipak daje naznaku kako bi u budućnost možda mogli napraviti slične izračune za naš svemir. To, naravno, podrazumijeva da bi se ono što vidimo i čujemo, u ovom trenutku, moglo događati negdje drugdje!

Izvori/dodatna čitanja:

Jaime Trosper, The Holographc Universe Principle: What is & What Should Never be, From Quarks To Quasars, 2013.

Bob Yirka, New work gives credence to theory of universe as a hologram, Phys.org, 2013.

Ron Cowen, Simulations back up theory that Universe is a hologram, Nature, 2013.

Brian Greene, Skrivena stvarnost – paralelni svemiri i temeljni kozmološki zakoni, Crne rupe i hologrami, 2013.