Наша реальность является голограммой.
2 дня назад
< 100 дочитываний
3 мин.
216 просмотров. Уникальные посетители страницы.
< 100 дочитываний, 40%. Пользователи, дочитавшие до конца.
3 мин. Среднее время дочитывания публикации.
Одним из наиболее интересных предположений о природе реальности сегодня является так называемый голографический принцип, согласно которому наша реальность является голограммой.
В конце 1990-х годов физики-теоретики обнаружили замечательную связь между двумя явно не связанными понятиями в теоретической физике. Эта связь носит принципиально технический характер, но она может иметь далеко идущие последствия для нашего понимания гравитации и даже всей вселенной.
Чтобы проиллюстрировать эту связь, мы начнем с черной дыры. Исследователи обнаружили, что когда часть информации попадает в черную дыру, площадь ее поверхности увеличивается очень точно: квадрат длины Планка (около 1,6 х 10-35 метров).
Первоначально тот факт, что черная дыра увеличивается при попадании в нее вещества или энергии, может показаться не особенно интересным. Однако здесь удивительно, что прямо пропорционально информации, попавшей в черную дыру, увеличивается поверхность, а не объем, который принципиально отличается от любого другого известного объекта во Вселенной. В случае большинства известных нам объектов правильно сказать, что когда часть информации «поглощается», объем объекта увеличивается на единицу, а его поверхность увеличивается только на долю. Но в случае с черными дырами ситуация иная. Как будто эта информация не попадает в компактный объект, а остается на его поверхности.
Голограмма черной дыры
Голограмма – это изображение системы, полученное с использованием меньшего количества мер и способное содержать всю информацию исходной системы. Например, мы живем в трех измерениях (пространственном). Когда вы делаете селфи, камера смартфона делает двухмерную фотографию вашего лица, но не захватывает всю информацию, а когда вы просматриваете фотографию и выбираете фильтр, вы не можете, например, увидеть вашу шею, независимо от того, как вы поворачиваете изображение.
Запись голограммы будет хранить всю эту информацию. Даже если бы он был двухмерным, вы могли бы исследовать его трехмерно со всех сторон.
Описание черной дыры как голограммы может быть решением так называемого информационного парадокса черных дыр – проблемы, связанной с тем, куда направляется информация, когда вещество выходит за горизонт событий. Однако это отдельная тема, о которой вы можете прочитать здесь. Концепция черной дыры как голограммы также является хорошим примером взгляда на всю вселенную.
Жизнь на границе
Связь между ветвями изначально не связанной физики, которая обсуждалась в начале этой статьи, является еще одним применением голографических методов, известных как соответствие AdS / CFT.
AdS расшифровывается как «пространство против предшественников» – частное решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна, описывающее совершенно пустую вселенную с отрицательной пространственной кривизной. Это довольно скучная вселенная: там нет материи или энергии, и параллельные линии в конечном итоге расходятся из-за базовой геометрии. Даже если он не описывает Вселенную, в которой мы живем, для начала, это уже своего рода вселенная. И эта модель обладает математическими свойствами, необходимыми для установления связей, необходимых теоретикам.
Слева: модель нескользящего пространства. Справа: модель нашей вселенной / © The Physics Mill
Обратная сторона этого соответствия – система, известная как конформная теория поля (CFT). Теоретическая физика не очень точна с теориями поля – это те же молотки, которыми ученые вбивают много квантовых гвоздей, используемых для описания трех из четырех сил природы. Электромагнетизм, сильные ядерные взаимодействия и слабые ядерные взаимодействия имеют описания в теории поля, которые широко использовались в последние 50 лет.
Теперь, когда мы нашли все необходимые определения, давайте посмотрим, почему эта связь так важна.
Допустим, вы пытаетесь решить очень сложную проблему, такую как квантовая гравитация, с помощью теории струн, которая, в свою очередь, является попыткой объяснить все основные взаимодействия и частицы во вселенной с точки зрения маленьких вибрирующих струн. На самом деле, это настолько сложная задача, что до сих пор никто не нашел решения, несмотря на десятилетия попыток. Соответствие AdS / CFT говорит нам, что вы можете использовать голографическую технику, чтобы избежать невероятных головных болей.
Вместо того, чтобы пытаться решить проблему квантовой гравитации в нашей трехмерной вселенной, соответствие AdS / CFT позволяет нам перейти к эквивалентной проблеме на границе вселенной, где:
А) присутствует всего два измерения;
Б) отсутствует гравитация.
То есть на границе нет гравитации. Удивительно сложная математика теории струн заменяется серией просто безумно сложных уравнений теории поля. Таким образом, у вас есть возможность решать свои проблемы без влияния гравитации, переносить результат в обычную трехмерную вселенную и делать прогнозы.
Структура оболочки и космологическая граница вселенной расширяются в пустоту / © DPons
Не так быстро!
Все это звучит как замечательная идея: обмануть природу, обойти гравитационные махинации. Кроме того, это может быть прекрасным способом «разрешить» квантовую гравитацию. Однако есть несколько моментов. Прежде всего, вы не живете во вселенной с антидесорским пространством. Наша вселенная полна материи, сияния и темной энергии и имеет почти идеальную плоскую геометрию. Есть ли подобное соответствие, которое работает в нашей реальной вселенной? Возможно, теоретики усердно работают, чтобы найти его.
Структура оболочки и космологическая граница расширяющейся вселенной в вакууме / © DPons
AdS / CFT-совместимая модель голографической вселенной / © Альфред Т. Камаджян
Во-вторых, «граница», упоминаемая в соответствии AdS / CFT, – это космологический горизонт, граница того, что мы можем видеть в нашей наблюдаемой Вселенной. И все было бы хорошо, но мы живем в динамичном пространстве-времени с постоянно расширяющимся пространством, где границы постоянно смещаются. Современные теории не очень хороши на данный момент.
И в-третьих, когда вы переходите от полностью описанной вселенной антидеситера к более простой граничной модели, к которой применима конформная теория поля, новые системы уравнений разрешимы только в принципе. И они вполне могут оставаться такими же невероятно трудными для решения. Итак, если вы срезали угол и обошли гравитацию, это не значит, что вы уже все разобрались. В противном случае теоретики, работающие в этой области, давно бы нашли единственное решение этой проблемы.
Жизнь в голограмме?
Так мы живем в голограмме? Даже если отношения соответствия AdS / CFT окажутся плодотворными для работы с квантовой гравитацией, и если ученые смогут найти способ обойти трудности и сделать эту технику подходящей для Вселенной, в которой мы живем, это не означает, что мы действительно будем жить в голограмме. Другими словами, если сопоставление AdS / CFT предоставляет удобный способ решения проблем с гравитацией, это не означает, что наша Вселенная с гравитацией и тремя пространственными измерениями является иллюзией, и мы фактически живем на двумерной границе без тяжести.
Математические устройства, какими бы полезными они ни были, не обязательно определяют, как именно мы должны воспринимать фундаментальную природу реальности. Если голографические принципы полезны для решения проблем, это не значит, что мы живем в голограмме. И даже если бы мы действительно жили в голограмме, мы едва могли заметить разницу.
Иллюстрация: spiritualunite.com Великие умы во всем мире с незапамятных времен задаются вопросом, что такое сознание и откуда оно появилось. Сегодня эта тема все больше занимает физиков, когнитивных ученых и нейробиологов. Существует несколько преобладающих теорий. Первая — материалистическая, которая предполагает, что сознание происходит из материи благодаря импульсам нейронов внутри мозга.
Линейный вид
