جدید ترین عناوین خبری امروز
Registering new users is currently not allowed.

آیا ما در یک جهانی هولوگرافی زندگی می‌کنیم؟

در اواخر دهه ۱۹۹۰، فیزیکدانان نظری از ارتباط مهمی بین دو مفهوم ظاهرا غیر مرتبط در فیزیک نظری پرده برداشتند. این ارتباط تقریبا یک بحث فنی است، اما نتایج غیر منتظره‌ای برای ادراک ما از گرانش و جهان در پی داشته است.

برای فهم این رابطه، از یک سیاه‌چاله آغاز می‌کنیم. محققان دریافته‌اند که وقتی یک تک بیت اطلاعات وارد یک سیاه‌چاله می‌شود، مساحت آن به اندازه یک مقدار بسیار دقیق افزایش می‌یابد: مربع طول پلانک (طول پلانک برابر ۳۵-^۱۰ * ۱/۶ متر است).
شاید به نظرتان این اصلا چیز مهمی نباشد که وقتی ماده به درون سیاه‌چاله سقوط می‌کند، سیاه‌چاله بزرگ‌تر می‌شود اما دقت کنید که نکته اعجاب انگیز این است که مساحت سیاه‌چاله زیاد می‌شود و نه حجم آن، مساحت دقیقا متناظر با اطلاعاتی که به درون آن سقوط می‌کند رشد می‌کند و این سیاه‌چاله را به یک موجود استثنایی و بی‌نظیر در جهان بدل می‌کند. برای اغلب اجسامی که می‌شناسیم، اگر یک بیت اطلاعات را مصرف کنند، حجم آن‌ها به اندازه یک واحد رشد می‌کند، و مساحت سطح‌شان فقط کسری رشد می‌کند. اما در سیاه‌چاله‌ها، وضع معکوس است. اطلاعات درون سیاه‌چاله به سطح آن می‌چسبد نه حجم آن.
بنابراین، یک سیاه‌چاله، که جسمی سه بعدی در جهان سه بعدی ما است، می‌تواند تماما توسط سطح دو بعدی خود نمایش داده شود. و این همان طریقی است که هولوگرام کار می‌کند.


یک هولوگرام نماینده سیستمی است که با استفاده از ابعاد کمتر می‌تواند همه اطلاعات سیستم اولیه را در خود داشته باشد. بطور مثال، ما در سه بعد فضایی زندگی می‌کنیم. وقتی عکس سلفی می‌گیرید، دوربین یک نمایش دو بعدی از چهره شما ثبت می‌کند، اما دوربین تمام اطلاعات چهره شما را ثبت نمی‌کند؛ وقتی بعدا عکس خود را بررسی می‌کنید، نمی‌توانید مثلا پشت سر خود را ببینید، هر چقدر هم که عکس را بچرخانید.

سیاه‌چاله-گرام

ثبت به صورت هولوگرام تمام اطلاعات را حفظ می‌کند. حتی اگرچه یک نمایش دو بعدی باشد، شما می‌توانید از تمام زوایای سه بعدی آن را بررسی کنید.

توصیف یک سیاه‌چاله به عنوان هولوگرام ممکن است جوابی برای مسأله معروف پارادوکس اطلاعات در سیاه‌چاله فراهم کند، که اطلاعاتی که ماده سقوط کننده به درون سیاه‌چاله دارد، کجا می‌رود.

زندگی بر روی مرز

یکی از کاربردهای روش هولوگرافی برقراری تناظر بین دو شاخه ظاهرا غیر مرتبط از فیزیک نظری است که اصطلاحا تناظر AdS-CFT خوانده می‌شود.
اصطلاح AdS مخفف “anti-de Sitter” است، یک جواب خاص از معادلات میدان نسبیت عام اینشتین که یک جهان کاملا تهی از ماده را توصیف می‌کند که انحنای فضایی منفی دارد. چنین جهانی واقعا خسته کننده است: هیچ ماده یا انرژی ندارد، و خطوط موازی در این جهان در بی‌نهایت واگرا می‌شوند چرا که انحنای چنین جهانی منفی است. در حالی که این مدل شاید توصیف کننده جهانی که ما زندگی می‌کنیم نباشد، اما نوعی از جهان است، بنابراین یک شروع است و یک مدل است که ویژگی‌های ریاضیاتی برای ایجاد ارتباطاتی که نظریه پردازان نیاز دارند را در خود دارد.

خوان مالداسنا، کاشف تناظر Ads-CFT

جنبه دیگر این تناظر یک چارچوب نظری است که نظریه میدان همدیس نامیده می‌شود. فیزیک نظری انباشته از نظریه میدان‌هاست؛ این‌ها چکش‌هایی هستند که دانشمندان برای کوبیدن تعداد زیادی میخ کوانتومی استفاده می‌کنند، که برای توصیف سه یا چهار نیروی طبیعت به کار می‌روند. نیروهای هسته‌ای قوی، ضعیف و الکترومغناطیس همگی توصیف‌های نظریه میدانی دارند، و در نیم قرن گذشته، کاربردهای بسیاری از آن را شاهد بوده‌ایم.

حال که تعریف‌ها یاد گرفتیم، بیایید ببینیم چرا این ارتباط بین دو نظریه مهم است.
فرض کنیم شما تلاش می‌کنید یک مسأله واقعا دشوار مثل گرانش کوانتومی را با استفاده از نظریه ریسمان حل کنید، که تلاشی برای توصیف تمام نیروهای بنیادی و ذرات در جهان بر حسب ارتعاشات ریسمان‌ها است. در واقع این یک مسأله جدا دشوار است که هیچ‌کس تاکنون پس از دهه‌ها تلاش جوابی برای آن بدست نیاورده است. تناظر AdS-CFT به ما این امکان را می‌دهد تا از روش هولوگرافیک برای این مسأله استفاده نمائیم.

به جای تلاش برای حل گرانش کوانتومی در جهان سه بعدی خودمان، تناظر AdS-CFT اجازه می‌دهد که به یک مسأله معادل روی مرز جهان تغییر موضع دهیم که اولا: دو بعدی است و ثانیا: شامل گرانش نیست.

درست است: گرانش روی مرز نداریم. ریاضیات تقریبا غیر ممکن نظریه ریسمان با یک مجموعه از معادلات نظریه میدان جنون-آمیز جایگزین می‌شود. پس، شما می‌توانید یک جواب برای مسأله داشته باشید بدون وارد کردن گرانش آزاردهنده در مسأله، و سپس جواب‌تان را به جهان سه بعدی معمول منتقل کرده و پیش‌بینی ارائه دهید.

راه میان‌بر نه چندان سریع


به نظر ایده عالی‌ای می‌آید، روشی برای کلک زدن به جهان با دور زدن گرانش. و این ممکن است یک راه درخشان برای حل مسأله گرانش کوانتومی باشد. اما تا کنون، چیز بسیار کمی بدست آورده‌ایم. یک دلیل این است که ما در یک جهان پاد-دو سیته زندگی نمی‌کنیم. جهان ما پر از ماده، تابش و انرژی تاریک است، و هندسه آن تقریبا بطور کامل تخت است. آیا تناظر مشابهی برای جهان واقعی ما نیز وجود دارد؟ شاید، و نظریه پردازان بر روی آن به سختی کار می‌کنند.

دوم، مرزی که برای تناظر AdS-CFT فرض می‌شود در واقع افق کیهان‌شناختی ما است- حدی که ما می‌توانیم جهان مشاهده‌پذیر را تا آن‌جا ببینیم. این عالی خواهد بود، فقط مسأله این‌جاست که ما در یک فضا-زمان در حال تحول زندگی می‌کنیم و کیهان در حال انبساط است، و این مرز همواره در حال تغییر کردن است-این چیزی است که در نظریه‌های فعلی نتوانسته‌ایم با آن کنار بیاییم.

در آخر، وقتی شما از یک جهان پاد-دو سیته به یک مدل مرزی ساده‌تر که در آن نظریه میدان همدیس را به کار می‌برید بروید، فقط در اصول مجموعه معادلات جدیدی قابل حل هستند. حل کردن این معادلات همچنیان و مکررا، فوق العاده مهلک، ترسناک و دلهره آور است. بنابراین به مجرد اینکه شما گرانش را دور زده‌اید بدین معنا نیست که مسأله حل شده است.

زندگی در یک هولوگرام

خوب، حالا آیا ما در یک هولوگرام زندگی می‌کنیم؟ حتی اگر پیوند AdS-CFT اثبات شود که برای گرانش کوانتومی مثمر ثمر است، و حتی اگر ما قادر باشیم که راهی برای حرکت کردن در میان چالش‌ها و به کار بردن این روش برای جهان خودمان شویم، این بدین معنا نیست که ما واقعا در یک هولوگرام زندگی می‌کنیم. پرش از این‌که «AdS-CFT یک روش کاربردی برای حل مسائل گرانش است» به «جهان ما با گرانش در سه بعد یک توهم است، و ما واقعا در یک مرز دو بعدی بدون گرانش زندگی می‌کنیم.» اشتباه است.

یک اختراع ریاضی، هر چقدر هم خوش‌دست باشد، الزاما دیدگاه ما به ذات بنیادی واقعیت فیزیکی را دیکته نمی‌کند. اگر اصل هولوگرافی برای حل مسائل مفید است، الزاما بدین معنا نیست که ما در یک هولوگرام زندگی می‌کنیم. و حتی اگر ما در یک هولوگرام زندگی کنیم، لزوما قادر به بیان تفاوت نیستیم.

منبع: Space

به اشتراک بگذارید
دیدگاه ها 0

دیدگاه بگذارید

avatar
  Subscribe  
Notify of
رفتن به نوارابزار