Hologram är kanske bland de mest intressanta "platta" föremål som människor kan skapa. Som en helt tredimensionell uppsättning information kodad på en tvådimensionell yta kan hologram ändra sitt utseende beroende på din synvinkel. Och även om forskare hävdar att vi bara kan förstå tre rumsliga dimensioner, kan det faktiskt finnas många fler.
Därför finns det en spännande möjlighet att vi kan vara en holografisk projektion av ett multidimensionellt universum, i en mening.
Ett holografiskt universum kan förklara mycket. Så, förutsatt att den holografiska synvinkeln är korrekt, vad skulle då vara förhållandet mellan en tvådimensionell yta och en tredimensionell manifestation? Hur användbart är ett hologram i allmänhet för att förstå universum?
Vi har alla sett hologram, men de flesta vet inte hur de faktiskt fungerar. Deras vetenskapliga sida är fascinerande. Fotografering är enkelt: du tar ljuset som avges eller reflekteras från ett objekt, fokuserar det i en lins och spelar in det på en plan yta. Det är inte bara fotografering som fungerar: ditt öga fungerar på samma sätt. Linsen på ditt ögonglob fokuserar ljuset, och stavarna och kottarna längst bak i ögat registrerar det och skickar signaler till din hjärna, som omvandlar det till en bild.
Men med hjälp av en speciell emulsion och koherent (dvs. laser) ljus kan du skapa en karta över hela ljusfältet för ett objekt, dvs ett hologram. Variationer i densitet, struktur, transparens och mer kan registreras exakt. När den platta 2D-kartan är korrekt upplyst visar en full uppsättning 3D-information som ändras med ditt perspektiv, och mest intressant är det för alla möjliga perspektiv som du kan titta på den. Skriv ut den på metallfilm så har du ett enkelt, traditionellt hologram.
Vårt universum har, som vi uppfattar det, tre rumsliga dimensioner tillgängliga för oss. Men tänk om det finns många fler? Precis som ett vanligt hologram är en tvådimensionell yta som kodar en komplett uppsättning information om vårt tredimensionella universum, kan vårt tredimensionella universum koda information om en grundläggande fyra - eller - mer - dimensionell verklighet där vi är fångade? I princip är detta möjligt och ett antal roliga möjligheter följer av detta. Det är sant att dessa möjligheter har också sina begränsningar, vilket är viktigt att förstå.
Idén att vårt universum kan vara ett hologram kom från begreppet strängteori. Stringteorin kom ut från antagandet - strängmodellen - som skulle förklara de starka interaktioner som protoner, neutroner och andra baryoner (och mesoner) har en sammansatt struktur. Hon gjorde ett gäng nonsensiska förutsägelser som inte passade till experimenten, inklusive förekomsten av en spin-2-partikel, men människor insåg att om energiskalan flyttades upp mot Planck-skalan, kan strängmodellen kombinera kända grundläggande krafter med tyngdkraften. Så föddes strängteorin. Plus eller minus (beroende på vilken sida du tittar på) denna modell är att den kräver fler mätningar. Nästa allvarliga fråga var hur vi kan utvinna vårt universum med tre rumsliga dimensioner från teorin,där det finns många fler av dessa dimensioner. Och vilka av strängteorierna (och det finns många) kommer att vara mest korrekta?
Kanske är de många olika modellerna och scenarierna i strängteorin bara olika aspekter av samma grundläggande teori sett från olika vinklar. I matematik är två system som är ekvivalenta med varandra kända som "Dual" (dualer), och en oväntad upptäckt pekade mot hologrammet - i det dubbla systemet har varje sida ett annat antal dimensioner. 1997 föreslog fysiker Juan Maldacena att vårt tredimensionella universum (plus tid), med sina kvantfältteorier som beskriver elementära partiklar och interaktioner, är dubbelt till ett mer multidimensionellt rymdtid (anti-de Sitter space), som har konsekvenser för kvantteorier om tyngdkraft …
Kampanjvideo:
Hittills kopplar de enda dualiteterna som vi har hittat egenskaperna hos flerdimensionellt rymd till dess endimensionella undre gräns: minskande dimensioner med en. Det är ännu inte klart om vi från tio-dimensionell strängteori kan dra ett tredimensionellt universum som vårt så att de är dubbla. Vi kan skapa tvådimensionella hologram genom att bara koda tredimensionell information; vi kan inte koda fyrdimensionell information i ett tredimensionellt hologram; vi kan inte koda vårt tredimensionella universum i en-dimensionell.
En annan intressant anledning till att två utrymmen med olika dimensioner är dubbla är följande: mindre information finns tillgänglig på ytan av en lågdimensionell gräns än inom volymen på det totala utrymmet som denna gräns innehåller. Så om du ändrar.