I årtionden har forskare funderat på tanken att vårt universum är (eller en gång var) ett gigantiskt och mycket komplext hologram, där alla fysiska lagar bara kräver två dimensioner, men allt omkring oss fungerar enligt tre dimensioner. Som ni kan föreställa er en sådan hypotes inte alls lätt att bevisa, men fysiker rapporterar att de äntligen har hittat det första observerbara beviset för att det tidiga universum idealiskt skulle kunna motsvara den så kallade holografiska principen och detta strider inte alls mot den stora modellen för Big Bang.
"Vi föreslår att använda denna holografiska modell av universum, som skiljer sig mycket från den mest populära standard Big Bang-modellen baserad på gravitation och inflation", säger en av studiedeltagarna Nyayesh Afshordi från University of Waterloo i Kanada.
”Var och en av dessa modeller tillåter oss att göra olika förutsägelser som vi kan testa, och på grundval av detta förfina och komplettera vår teoretiska förståelse av universum. Dessutom kan detta göras inom de närmaste fem åren."
För att göra det tydligt: forskare säger inte att vi just nu lever i ett hologram. De spekulerar bara att allt i universum i ett tidigt skede - inom flera hundra tusen år efter Big Bang - blev en tredimensionell projektion, ursprungligen skapad från tvådimensionella gränser.
Om du inte alls är bekant med den teoretiska epiken "Vårt universum är ett hologram", här är en liten utflykt till historien. Teorin att hela vårt universum är ett hologram går tillbaka till 1990-talet, då den amerikanska teoretiska fysikern Leonard Susskind började främja massorna sin idé att fysikens lagar vi känner inte egentligen kräver tre dimensioner.
Så hur är universum omkring oss tredimensionellt, men "i verkligheten" representeras det som tvådimensionellt? Idén baseras på det faktum att volymen i dess rymd är "kodad" inom vissa gränser, eller i det så kallade gravitationshorisontens fält, vars gränser beror på observationspunkten. Innan du börjar skratta, kom ihåg att sedan 1997 har över 10 000 verk skrivits för att stödja denna idé. Med andra ord är hon inte så galen som det kan tyckas vid första anblicken. Tja, om bara lite.
Nu har Afshordi och hans team rapporterat att de som en del av sin studie av den ojämna fördelningen av CMB (reststrålning från Big Bang) fann starka bevis som stödde förklaringen av universums holografiska form i dess tidigaste utvecklingsstadier.
Kampanjvideo:
"Tänk dig att allt du ser, känner och hör i tre dimensioner (och med din uppfattning om tid) faktiskt kommer från ett tvådimensionellt platt fält", säger Costas Skenderis från University of Southampton och en av deltagarna i studien.
”Principen liknar vad vi kan hitta i konventionella hologram, där en tredimensionell bild är kodad i ett tvådimensionellt plan. Detta är till exempel karakteristiskt för hologram på samma kreditkort. Men i vårt fall pratar vi redan om att hela universum är kodat på detta sätt."
Anledningen till att fysiker alls är intresserade av den holografiska principen, medan standardmodellen för Big Bang ser mycket tydligare och mer logisk ut, är att det finns vissa luckor i den senare, men dessa luckor är så grundläggande att de saktar ner processen för vår förståelse av alla fysiska lagar. i allmänhet och fortfarande i knoppen.
Enligt Big Bang-scenariot ledde kemiska reaktioner till en mycket storskalig expansion av det ursprungliga utrymmet som ledde till bildandet av vårt universum. Och i början av hennes födelse var hastigheten på denna expansion (inflation) kolossal. Medan de flesta fysiker stöder teorin om kosmisk inflation har ingen ännu kunnat räkna ut den exakta mekanismen som är ansvarig för denna dramatiska expansion av universum i snabbare hastigheter än ljusets hastighet och tillväxt från den subatomära nivån till nutiden. Allt hände nästan direkt.
Problemet är att ingen av våra nuvarande teorier kan förklara hur allt fungerar tillsammans. Ta till exempel allmän relativitet, som perfekt förklarar beteendet hos stora föremål, men som inte kan förklara de minsta beteendet. Detta är redan kvantmekanikens miljö, som i sin tur inte kan förklara många andra saker. Allt detta sorgnar ännu mer när det är nödvändigt att förklara hur, i bokstavlig mening, all massa och energi som fanns i universum ursprungligen koncentrerades till ett litet utrymme. Den ena hypotesen försöker kombinera båda fenomenen på en gång, den andra, om kvantgravitation, säger att om du kan släppa en rumslig dimension kan du släppa gravitationen i dina beräkningar för att förenkla beräkningsuppgiften.
Holografisk princip
”Allt är ett hologram. I den meningen att det finns en beskrivning av universum som säger att sannolikheten för till och med ett minskat antal dimensioner motsvarar allt vi kan se efter Big Bang, säger Afshordi.
För att testa hur väl den holografiska principen i universum klarar av att förklara allt som hände vid Big Bang och efter den händelsen skapade forskargruppen en datormodell med en gång och två rumsliga dimensioner.
När forskare matade in de data vi känner till universum i denna modell, inklusive information om observationer av CMB - värmestrålning som uppstod bara några hundra tusen år efter Big Bang - fann de ingen motsägelse. Allt passar perfekt. Inklusive relikstrålning. Modellen återskapade faktiskt perfekt beteendet hos tunna sektioner av relikstrålningen, men kunde inte återskapa större "skivor" i universum mer än 10 grader breda. Detta kommer att kräva en mer komplex modell.
Forskare förklarar att de är mycket långt ifrån att bevisa att vårt universum en gång var en holografisk projektion. Men nu har vi faktumet att få empirisk data som samlats in på grundval av verklig kunskap om universum. Detta faktum kan i slutändan vara början på upptäckten av en möjlighet som kommer att förklara de saknade delarna i fysiska lagar i termer av tvådimensionell representation. Med andra ord bevisar Afshordis och hans kollegers arbete bara att hänsynslöst avstå från möjligheten till en holografisk modell av universum är en absolut oförlåtlig lyx.
Betyder detta att vi alla nu lever i ett komplext hologram? Enligt Afshordi är detta inte helt sant. Deras modell kan beskriva vad som bara hände i universums tidigaste epok, men inte dess nuvarande tillstånd. Ändå är det nu värt att överväga hur saker från det tvådimensionella rymden kan projiceras till en tredimensionell dimension, om vi naturligtvis talar om universum och inte om kreditkort.
”Jag skulle säga att vi inte lever i ett hologram. Men vi bör inte diskontera möjligheten att vi kan komma ur det. Ändå lever du definitivt i tre dimensioner 2017, sammanfattade Afshordi.
NIKOLAY KHIZHNYAK
