Z ostatniej chwili: Wszechświat "jednak" nie jest hologramem?

Źródło: pixelparticle/Shutterstock
Uwaga! Poniższy artykuł nie zawiera naukowych wniosków, które ostatecznie rozstrzygałyby przedstawiany w nim problem - wbrew temu, co może sugerować jego tytuł (który ma wydźwięk humorystyczny i nie powinien być traktowany jako wiążący). Innymi słowy - w dalszej części tekstu nie zamieściliśmy "twardych" dowodów na to, że Wszechświat faktycznie jest, bądź też nie jest, hologramem, a jedynie obecny stan wiedzy w tym temacie. 

Czy nasz Wszechświat może być hologramem? Może to wydawać się niewiarygodne, jednak naukowcy już od dawna całkiem na poważnie zajmują się tą teorią. Kilka lat pojawiły się prace zespołu pod kierownictwem dr Yoshihumi Hyakutake z Uniwersytetu Ibaraki, które dowodziły na gruncie matematycznym, że Kosmos może być faktycznie tylko hologramem generowanym przez inne, „położone głębiej” uniwersum.


Wbrew pozorom nie jest problem nowy - już w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia fizyk Juan Maldacena rozwinął teorię, zgodnie z którą możliwe jest istnienie wielowymiarowych wszechświatów, które są hologramami generowanymi przez pewne dwuwymiarowe struktury, będące - jak twierdził - prawdziwym „sednem rzeczywistości”.

W grudniu 2013 roku zespół dr Yoshihumi Hyakutake ogłosił, że są na to pewne - jak na razie teoretyczne - dowody. Zaprezentowano obliczenia wewnętrznej energii czarnej dziury, pozycji jej horyzontu zdarzeń (granicy między czarną dziurą i resztą wszechświata), oraz jej entropii, wykonane w oparciu o przewidywania teorii strun i oddziaływaniu tzw. wirtualnych cząsteczek. Matematycznie dowiedziono m.in., że termodynamika czarnych dziur może być efektem oddziaływania rzeczywistego kosmosu o niższej liczbie wymiarów.

Bez względu jednak na to, jak ciekawe są te obliczenia i płynące z nich wnioski, artykuł nie stwierdzał definitywnie, że faktycznie żyjemy w takim hologramie. Obliczenia te dotyczyły przede wszystkim hipotetycznego wszechświata o 10 wymiarach. Co jednak ciekawsze - niedawno przeprowadzono również eksperyment, który miał przetestować tę kontrowersyjną hipotezę.

Teoria holograficzna zakłada, że cała materia i energia we Wszechświecie może być opisywana za pomocą informacji wyświetlanych na czymś w rodzaju ekranu. Oznacza to też, że do opisu rzeczywistości wystarczałoby nam o jeden wymiar mniej - dla przykładu, wszechświat trójwymiarowy można by z powodzeniem opisywać fizycznie w dwóch tylko wymiarach, i tak dalej. Naukowcy z Fermilabu (Fermi National Accelerator Laboratory) postanowili sprawdzić tą hipotezę na drodze doświadczalnej.

W praktyce oznaczało to przetestowanie, czy da się precyzyjnie mierzyć położenie obiektów w trójwymiarowej przestrzeni w bardzo małych skalach (rzędu 10 do potęgi -35 metra, czyli miliardy razy mniejszej niż rozmiary najmniejszej z cząstek elementarnych - kwarku). Jeśli Wszechświat faktycznie jest hologramem, ze względu na obecność w nim o jeden "rzeczywisty" wymiar mniej powinniśmy mieć poważne problemy z pomiarem takiej odległości we wszystkich kierunkach - np. z góry na dół, w tył i w przód, w prawo i w lewo - z identyczną precyzją. Ta hipotetyczna niepewność pomiarowa znana jest jako szum holograficzny.

Doświadczenie polegało na wykorzystaniu czułego interferometru - układu laserów i luster, które mogłyby ujawnić niewielkie różnice w czasie przejścia na danym odcinku wielokrotnie odbijanego światła. Craig Hogan, teoretyk stojący za tym eksperymentem, uważa że we wszechświecie holograficznym światła laserów wysyłanych w różnych kierunkach powinny nieznacznie "skakać". Określenie tą metodą położeń w przestrzeni nie byłoby wówczas możliwe. Jednak żadnego takiego skakania nie wykryto.

Doświadczenie to było jednak o tyle kontrowersyjne naukowo, że fizycy nie są zgodni co do tego, że w teorii holograficznej faktycznie pojawia się postulowany szum holograficzny. Zatem o teorii tej usłyszymy prawdopodobnie jeszcze nieraz - na obecną chwilę niczego w każdym razie ostatecznie nie dowiedziono.

Cały artykuł: Search for Space-Time Correlations from the Planck Scale with the Fermilab Holometer


Liczba odsłon: 2288


Naukowcy podczas pracy z urządzeniem Beam Splitter Station w "holometrze" Fermilab. Źródło: Fermilab.