Nová míza pro holografický vesmír?  
Koncept vesmíru jako hologramu, který byl poslední dobou v defenzívě, si opět získal pozornost médií díky příznivým výsledkům simulací vnitřní energie černých děr.

 

 

Zvětšit obrázek
Escher to věděl? Kredit: M.C. Escher (1960).

Z víření rovnic teorií strun a kvantové gravitace se před časem vynořil koncept vesmíru jako hologramu. Původně ho navrhl Gerard "t Hooft a v rámci teorií strun interpretoval Leonard Susskind a ve slavné AdS/CFT korespondenci aplikoval Juan Maldacena. Když se to tak vezme, je to docela velká psychedelie i na kvantovou fyziku. Stručně řečeno, podle holografického principu je entropie hmoty ve vesmíru úměrná ploše a nikoliv objemu, jak by se čekalo. Objem je podle něj pouhou iluzí a vesmír je ve skutečnosti hologramem, který vzniká promítnutím dvojrozměrné informační struktury. Koncept holografického vesmíru stál mnoha lidem za pozornost i proto, že elegantně řeší slavný informační paradox černých děr.

 

Zvětšit obrázek
Juan Maldacena má důvod k radosti. Kredit: Princeton University.


Holografický vesmír není zrovna mainstreamově přijímanou hypotézou, ale je provokativní a docela sexy, takže se o něm hodně mluví a píše. Objevily se dokonce experimenty, které se k holografickému vesmíru určitým způsobem vyjadřují, zatím to ale pro koncept vesmíru jako hologramu nevypadalo příliš dobře. Craig Hogan svého času prohlásil, že holografický vesmír by měl prostřednictvím kvantových fluktuací vyvolávat „holografický“ šum, který by měl být zachytitelný v detektorech gravitačních vln, především v experimentu GEO 600. Hoganovi ale skoro nikdo nevěří a jeho předpovědi jsou nejspíš v přímém konfliktu s rovnicemi teorií strun.


 

Zvětšit obrázek
Holografický prostoročas. Kredit: Bekenstein & Kamajian (2006), Scientific American.

Závažný úder pod pás dostal holografický princip v roce 2011. Tehdy jsme psali na OSLU o analýzách gama záblesku GRB 041219A, který zachytila v roce 2004 evropská orbitální observatoř INTEGRAL. Z těchto analýz vyplynulo, že se holografický šum nevyskytuje na škálách větších, než 10 na mínus 48 metru. To je v zásadním rozporu se škálou 10 na mínus 35, kterou předpověděl Hogan, o šumu na škále 10 na mínus 16, který měli zachytit na experimentu GEO 600, ani nemluvě. Mnoho lidí tehdy holografický vesmír odepsalo. Jenže, jak ukazuje letitá zkušenost ve vědě, sexy hypotézy mají proklatě tuhý kořínek.

 

 

Zvětšit obrázek
Nakolik je vesmír hologramem? Kredit: Deisel 2008/ Liquid Space.

O rozruch před Vánocemi se postaraly dva články, které spojuje jejich autor a spoluautor Yoshifumi Hyakutake z Univerzity v Ibaraki. Hyakutake v jednom z nich propočítával vnitřní energii černé díry, polohu horizontu událostí, její entropii a také vliv virtuálních částic, které se zjevují a zase mizí v naší neobyčejné realitě. Ve druhém článku Hyakutake s kolegy spočítali vnitřní energii odpovídajícího kosmu s méně dimenzemi a bez gravitace. Ukázalo se, že výpočty obou zmíněných článků na sebe sedí.


Mezi prořídlými fanoušky holografického vesmíru to podle všeho vzbudilo nevázané veselí. Maldacena se nechal slyšet, že jde sice jen o počítačové simulace, ale je to zároveň snad úplně první důkladné numerické potvrzení holografického principu, jakého jsme se dočkali. Jedním dechem upozorňuje, že ani jeden z vesmírů, s nimiž Hyakutake a spol. pracují, nijak zvlášť nepřipomíná ten náš. Vesmír s černou dírou modelují jako desetirozměrný, přičemž osm rozměrů vytváří osmirozměrnou sféru. Vesmír s nižším počtem dimenzí a bez gravitace byl ve skutečnosti jednorozměrný a kvantové částice popisoval jako pospojované harmonické oscilátory. Podle Maldaceny nám ale přesto numerický důkaz totožnosti těchto dvou ulítlých vesmírů dává už skoro nečekanou naději, že gravitaci pozorovaného vesmíru bude jednou možné popsat a vysvětlit s nástroji kvantové teorie. Válka o holografický vesmír zjevně nekončí, čekejte další zprávy z fronty.

 

 

 


Literatura

Nature News 10. 12 2013, arXiv:1311.7526, arXiv:1311.5607, Wikipedia (Holographic principle).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 20.12.2013 20:59
Tisk článku

R.U.R. - Čapek Karel
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 189 Kč
cena: 164 Kč
R.U.R.
Čapek Karel


Diskuze:

Existence vs. informace

M Hejtmanek,2013-12-22 16:22:16

A nemuze to byt jednoduse tak, ze samotna existence je vicerozmerna, ale informace / pozorovani ma v principu jen jeden rozmer (stejnou projekci jako ze 3D na 2D muzeme udelat z 2D na 1D), tj. zachovani entropie a pocet dimenzi spolu vubec nesouvisi?

Nedokazu si totiz predstavit, jak by ve snizenem poctu dimenzi (limitne k 1D vzhledem k vyse uvedene projekci) fungovaly kolize objektu ... tam mi to spis sedi na potencialne vetsi pocet dimenzi ze ktereho jsme schopni vnimat jen 3 prostorove.

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2013-12-22 23:38:38

Pokud vím, tak se nejedená o transformaci souřadnic (projekci), ale transformaci, která zcela změní popis fyzikální reality, tudíž to co v jednom "světě" lze popsat jako kolizi objektů, v druhém "světě" má zcela jiný projev. Makroskopická kolize je v podstatě elektromagnetickou interakcí, a v druhém světě je popis elmag interakce samozřejmě jiný.
Takže to, co lze v jedné realitě popisovat jako kolizi objektů, má v druhé realitě úplně jiný popis (obdoba holografického záznamu, ten také v "naší" realitě neobsahuje viditelnou informaci o prostorovém uspořádání objektů, které v sobě nese).

K té redukci prostorových souřadnic:
Můžete dostat lineárně kompletní popis 3D prostoru do 1D prostoru a to beze ztráty informace. Existuje zobrazení (kupodivu známé už v dávné minulosti), že lze nařezat nekonečně dlouhou tyč čtvercového průřezu na nekonečné množství kostek a ty umístit v prostoru tak, že pokryjí bezezbytku celý nekonečný prostor. Řekněme, že průřez tyče je infinitesimálně malý a velikost kostičky se limitně blíží nule. Potom můžeme každé kostičce přiřadit vhodně popsanou informaci popisující naši realitu.
Pokud tu operaci rozřezání uděláte inverzně (z prostorových dílků poskládáte tyč), tak dostanete beze ztráty kompletní popis 3D prostoru do 1D prostoru. V tomto 1D prostoru nelze řešit kolize objektů, tak jak je známe z naší reality, ale musíte použít jiný aparát. Potom budete dál popisovat naši realitu, ale pomocí informace uložené jen v 1D prostoru. Takže vhodnou transformací můžete změnit počet prostorových dimenzí a přesto dál můžete popisovat původní realitu.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni