Автор: Стефан Михов
Снимка: TU Wien
“Холографският принцип” – идеята, че вселена с гравитация може да бъде описана от квантовата теория на полето в няколко измерения, се използва от години, като математически инструмент при странни извити пространства. Нови резултати предполагат, че холографският принцип може да се използва и при равни повърхности. Всъщност, нашата вселена може да е двуизмерна и само да изглежда като двуизмерна – точно като холограма.
На първо четене, няма ни най-малко съмнение: на нас вселената ни изглежда като триизмерна. Но една от най-плодовитите теории на теоритичната физика през последните две десетилетия поставя това твърдение под въпрос. Холографският принцип твърди, че математическото описание на вселената всъщност изисква по-малко измерения, отколкото ни се струва. Това, което възприемаме като триизмерно, може би е просто образ на двуизмерни процеси, разположени на голям космически хоризонт.
Досега, този принцип е бил изучван в екзотични пространства с негативно изкривяване. Това е интересно от теоретична гледна точка, но тези пространства са доста по-различни от познатите ни в нашата вселена. Резултатите, постигнати от учени от Виенския технически университет, предполагат, че холографският принцип важи дори при плоско пространство-време.
Холографският принцип
Всеки е чувал за холограмите от кредитните карти и банкноти. Те са двуизмерни, но на нас ни изглеждат като триизмерни. Вселената ни може да наподобява това: “През 1997, физикът Хуан Малдасена предлага идеята, има връзка между гравитационните теории в изкривени анти-де-Ситер пространства и квантовите теори на полето в пространства с по-малко измерения”, каза Даниел Грумилър, от Виенския технически университет.
Гравитационните феномени са описани в теория с три пространствени измерения, поведението на квантовите частици е изчислено в теория със само две измерения – резултатите от двете пресмятания могат да бъдат представени заедно. Такава зависимост е много изненадваща – като да откриеш, че уравнение от учебник по астрология може да бъде използвано за поправка на CD-плейър. Но този метод се оказва много успешен. Повече от 10 000 работи, засягащи теорията на Малдасена са били публикувани до този момент.
Зависимост, дори в плоски пространства
За теоритизните физици, това е много важно, но не изглежда да засяга до голяма степен нашата вселена. Очевидно, ние не живеем в такова анти-де-Ситер пространство. Тези пространства имат особени свойства. Те са негативно изкривени и всеки обект, хвърлен по права линия, рано или късно ще се завърне. “Нашата вселена, за разлика от другите, е доста плоска и на астрономически дистанции, има позитивно изкривяване”, казва Даниел Грумилър.
Въпреки това, Грумилър отдавна подозирал, че този принцип на кореспонденция може да се окаже верен за нашата вселена. За да бъде тествана тази хипотеза, трябва да бъдат създадени гравитационни теории, които не изискват екзотични анти-де-Ситер пространства, но работят при плоски пространства. През последните три години, той и неговия екип от Виенския технически университет работят върху това, заедно с Единбургския университе, Харвард, Масачузетски технологичен институт, Индийския научен институт в Пуна и Университета в Киото. Сега Грумилър и колегите му от Индия и Япония публикуваха статия във вестница Physical Review Letters, потвърждавайки валидноста на принципа на кореспонденция в плоска планета.
Два пъти изчислено, един и същ резултат
“Ако квантовата гравитация в плоско пространсто дава възможност за холографско описание, чрез стандартна квантова теория, значи трябва да има физични стойности, които могат да бъдат изчислени и в двете теории и резултатите трябва да си отговарят”, каза Грумилър. Най-вече една черта на квантовата механика – квантовото заплитане – трябва да присъства в гравитационната теория.
Когато квантовите частици се заплетат, те не могат да бъдат описани по отделно. Те са от един квантов обект, дори да са разположени далеч една от друга. Има мярка за количеството на заплитане в квантова систем, наречена “ентропия на заплитане”. Заедно с Архун Багчи, Рудранил Базу и Макс Риглър, Даниел Грумилър успя да покаже, че ентропията на заплитане има същата стойност при плоска квантова гравитаци и в квантова теория на полето с по-малко измерения.
“Това пресмятане потвърждава нашето предположение, че холографичният принцип може също така да е верен и за плоски пространства. Това е доказателство за валидноста на тази кореспонденция в нашата вселена”, каза Макс Риглър. “Фактът, че дори можем да говорим за квантова информация и ентропия на заплитането в теория за гравитацията е поразителен и бе много трудно дори да си го представим, преди няколко години. Впечатляващо е, че може да използваме това средство за да тестваме валидноста на холографичния принцип и също така, че този тест се получи”, казва Даниел Грумилър.
Въпреки всичко, това не доказва, че живеем в холограма. Но, очевидно има все повече и повече доказателства за валидноста на принципа на кореспонденцията в нашата вселена.
Източник: Виенски Технически Университет
