Holografia

Gdy na początku XX wieku fizyka zbliżyła się w twierdzeniach do religii stało się jasne, że jesteśmy bliżej niż kiedykolwiek aby zrozumieć istotę rzeczywistości. Zawiłości świata fizyki kwantowej już na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku zaprowadziły niektórych naukowców do konkluzji, że Wszechświat wraz z nami to rodzaj hologramu. Teraz być może pojawiły się na to poważne dowody. 

Teoria Holograficznego Wszechświata zakłada, że wszystko jest właściwie dwuwymiarowe, a trójwymiarowe odczucie przestrzeni. Wszystko, od atomów z których się składamy po planety i gwiazdy jest w istocie hologramem generowanym z płaskiej przestrzeni 2D dzieki drganiu strun. Przestrzeń 3D, czas i przede wszystkim grawitacja, są iluzją będącą konsekwencją tego procesu. 

Można to porównać do oglądania filmów 3D. Dopóki nie użyje się specjalnych okularów obraz na ekranie jest płaski, ale wystarczy je założyć, aby zobaczyć głębię i odczuwać przestrzeń. Widzom wydaje się wtedy, że oglądane przez nich rzeczy i ludzie mają wymiary i głębokość podczas gdy jest to jedynie projekcja 2D.

 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.

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