Источник: www.newscientist.com/article/mg20126911.300-our-world-may-be-a-giant-hologram.html?full=true
15 January 2009 by Marcus Chown
Сокращенный перевод.
Эксперимент GEO600, Ганновер. В чистом поле — две перпендикулярные траншеи, покрытые металлом. Внутри — детектор, длиной 600 метров. Последние 7 лет там искали (не нашли) гравитационные волны, испускаемые нейтронными звездами и черными телами. Ученые в лаборатории не знали, как объяснить странный шум в результатах измерений. Внезапно появился некий Хоган (Hogan, USA) с объяснением. По его словам, GEO600 наткнулась на фундаментальное ограничение пространства-времени — точку, где пространство-время уже не может быть представлено как сплошной континуум Эйнштейна, а ведет себя как «зерна», типа зернистости фотографии в газете. «GEO600 замеряет квантовые колебания пространства-времени. Если в лаборатории GEO600 происходит именно это то, то мы все живем в большой космической голограмме», говори Хоган.
Обычные голограммы нанесены на 2D основу. Свет отражается от них и воссоздает 3D образ. В 90-х, физики Зюзькин (Susskind) и Хуфт (Hooft) предположили, что этот принцип может быть применим ко вселенной, и наше бытие может являться голографической проекцией процессов, происходящих на удаленной двумерной поверхности. Их идея проистекает из новаторской работы по черным дырам за авторством Бекенштейна (Bekenstein, Israel) и Хокинга (Hawking, USA). В 70-х Хокинг доказал, что черные дыры не совсем черные — они таки медленно излучают, испаряются и исчезают. Но тут есть проблема — радиация Хокинга не несет в себе никакой информации. Когда черная дыра пропадает, вся информация о внутренностях дыры, стало быть, пропала, что противоречит принципу сохранения информации — и вот вам информационный парадокс черных дыр. А Бекенштейн определил, что энтропия (информационное наполнение) черной дыры пропорциональна поверхности ее горизонта событий. И, затем, уже после этого, было доказано, что квантовые пульсации на горизонте событий содержат в себе закодированную информацию о том, что находится внутри черной дыры, и пропажи информации в процессе испарения черной дыры не существует.
Тут важно, что 3D информация о внутренностях дыры вся закодирована на её 2D горизонте событий! Зюзькин и Хуфт расширили это на целую вселенную, на том основании, что космос тоже имеет горизонт — границу, за которую не вышел свет за всё 13.7-миллиардное существование вселенной. Мальдацена (Maldacena, USA), теоретик из теории струн, вдобавок, показал, что физика в гипотетической пятимерной вселенной, имеющей форму седловины, такая же точно, как физика на четырехмерной границе этой вселенной, проведя параллель между физикой пространств разных измерений.
Физики давно верили что квантовые эффекты породят хаотические пульсации пространства-времени в микроскопических масштабах (постоянная Планка — 10e-35 м), где ткань континуума дискретна. Это вне пределов досягаемости любого мыслимого эксперимента, и никто знал как провести наблюдения. Но Хоган обнаружил, что голографический принцип все меняет. Если пространство-время — зернистая голограмма, то вселенная — это сфера, поверхность которой составлена из битов информации, Планковского размера. Количество информации должно быть равным на поверхности и внутри вселенной. А так как объем сферической вселенной больше площади ее поверхности, внутренний мир, по Хогану, должен быть составлен из зерен большего размера, чем размер Планка: в районе 10e-16 м. Другими словами, голографическая вселенная размыта", сказал себе Хоган и заинтересовался, как бы это обнаружить. Вот здесь на сцене появляется GEO600. Хоган отправил туда свои вопросы, и в ответ Данцман (Danzman) оттуда ему прислал график с шумом, в частотах от 300 до 1500 Гц, пожаловавшись, что не знает его причин, и уже мучается давно. Хоган увидел, что на графиках именно то, что он ожидал.
Детектор устроен так: cветят одиночным лазером через расщепитель луча, оттуда 2 луча проходят через два перпендикулярных тела, отражаясь, возвращаются назад, сливаются вместе на расщепителе и создают интерференционную картину, где любое искажение сообщает об изменении отношения длин тел, потому что гравитационная волна проходит через тела, и сжимает/растягивает пространство неодинаково в разных направлениях. Прибор чувствителен к изменениям длины тел, меньшим диаметра протона, и физики в GEO600 только и занимались тем, что исключали один за одним все шумы (находили их источник — облака, сейсмоактивность итд), а потом снова наращивали чувствительность, и повторяли.
Неопределенность в идее Хогана заключается в том, что, возможно, этот шум порожден местными факторами, о чем замечает Данцман, и говорит что радоваться будем не раньше чем через год. На сегодняшний день не найдено доказательств того, что это местные факторы. В истории были похожие преценденты. Так, в 1964 году было открыто реликтовое излучение (+нобелевская). Еще один детектор для нахождения (не нашел) гипотетический формы радиоактивности, в которой протоны затухают, обнаружил, что нейтрино могут изменять свой тип — шаг на пути к пониманию того, как сталось, что вселенная оказалась наполненной материей, а не антиматерией.
Одна из возможностей продвинуться вперед, по Хогану, это использовать устройство, называемое атомным интерферометром — он использует лучи из сверх-холодных атомов вместо лазера, а атомы могут вести себя как волны на значительно меньших длинах волн, чем свет.
Говорят, что если бы голографический принцип подтвердился, он бы опроверг все подходы к квантовой гравитации, которые не включают голографический принцип. И наоборот, он стал бы мощным рывком для тех, которые основываются на нем — включая некоторые производные из теории струн и кое-что под названием матричная теория струн. «В пределе, мы бы имели наше первое понимание того как пространство-время проистекает из квантовой теории», говорит Хоган. В череде последних открытий сложно найти более новаторское чем это.
15 January 2009 by Marcus Chown
Сокращенный перевод.
Эксперимент GEO600, Ганновер. В чистом поле — две перпендикулярные траншеи, покрытые металлом. Внутри — детектор, длиной 600 метров. Последние 7 лет там искали (не нашли) гравитационные волны, испускаемые нейтронными звездами и черными телами. Ученые в лаборатории не знали, как объяснить странный шум в результатах измерений. Внезапно появился некий Хоган (Hogan, USA) с объяснением. По его словам, GEO600 наткнулась на фундаментальное ограничение пространства-времени — точку, где пространство-время уже не может быть представлено как сплошной континуум Эйнштейна, а ведет себя как «зерна», типа зернистости фотографии в газете. «GEO600 замеряет квантовые колебания пространства-времени. Если в лаборатории GEO600 происходит именно это то, то мы все живем в большой космической голограмме», говори Хоган.
Обычные голограммы нанесены на 2D основу. Свет отражается от них и воссоздает 3D образ. В 90-х, физики Зюзькин (Susskind) и Хуфт (Hooft) предположили, что этот принцип может быть применим ко вселенной, и наше бытие может являться голографической проекцией процессов, происходящих на удаленной двумерной поверхности. Их идея проистекает из новаторской работы по черным дырам за авторством Бекенштейна (Bekenstein, Israel) и Хокинга (Hawking, USA). В 70-х Хокинг доказал, что черные дыры не совсем черные — они таки медленно излучают, испаряются и исчезают. Но тут есть проблема — радиация Хокинга не несет в себе никакой информации. Когда черная дыра пропадает, вся информация о внутренностях дыры, стало быть, пропала, что противоречит принципу сохранения информации — и вот вам информационный парадокс черных дыр. А Бекенштейн определил, что энтропия (информационное наполнение) черной дыры пропорциональна поверхности ее горизонта событий. И, затем, уже после этого, было доказано, что квантовые пульсации на горизонте событий содержат в себе закодированную информацию о том, что находится внутри черной дыры, и пропажи информации в процессе испарения черной дыры не существует.
Тут важно, что 3D информация о внутренностях дыры вся закодирована на её 2D горизонте событий! Зюзькин и Хуфт расширили это на целую вселенную, на том основании, что космос тоже имеет горизонт — границу, за которую не вышел свет за всё 13.7-миллиардное существование вселенной. Мальдацена (Maldacena, USA), теоретик из теории струн, вдобавок, показал, что физика в гипотетической пятимерной вселенной, имеющей форму седловины, такая же точно, как физика на четырехмерной границе этой вселенной, проведя параллель между физикой пространств разных измерений.
Физики давно верили что квантовые эффекты породят хаотические пульсации пространства-времени в микроскопических масштабах (постоянная Планка — 10e-35 м), где ткань континуума дискретна. Это вне пределов досягаемости любого мыслимого эксперимента, и никто знал как провести наблюдения. Но Хоган обнаружил, что голографический принцип все меняет. Если пространство-время — зернистая голограмма, то вселенная — это сфера, поверхность которой составлена из битов информации, Планковского размера. Количество информации должно быть равным на поверхности и внутри вселенной. А так как объем сферической вселенной больше площади ее поверхности, внутренний мир, по Хогану, должен быть составлен из зерен большего размера, чем размер Планка: в районе 10e-16 м. Другими словами, голографическая вселенная размыта", сказал себе Хоган и заинтересовался, как бы это обнаружить. Вот здесь на сцене появляется GEO600. Хоган отправил туда свои вопросы, и в ответ Данцман (Danzman) оттуда ему прислал график с шумом, в частотах от 300 до 1500 Гц, пожаловавшись, что не знает его причин, и уже мучается давно. Хоган увидел, что на графиках именно то, что он ожидал.
Детектор устроен так: cветят одиночным лазером через расщепитель луча, оттуда 2 луча проходят через два перпендикулярных тела, отражаясь, возвращаются назад, сливаются вместе на расщепителе и создают интерференционную картину, где любое искажение сообщает об изменении отношения длин тел, потому что гравитационная волна проходит через тела, и сжимает/растягивает пространство неодинаково в разных направлениях. Прибор чувствителен к изменениям длины тел, меньшим диаметра протона, и физики в GEO600 только и занимались тем, что исключали один за одним все шумы (находили их источник — облака, сейсмоактивность итд), а потом снова наращивали чувствительность, и повторяли.
Неопределенность в идее Хогана заключается в том, что, возможно, этот шум порожден местными факторами, о чем замечает Данцман, и говорит что радоваться будем не раньше чем через год. На сегодняшний день не найдено доказательств того, что это местные факторы. В истории были похожие преценденты. Так, в 1964 году было открыто реликтовое излучение (+нобелевская). Еще один детектор для нахождения (не нашел) гипотетический формы радиоактивности, в которой протоны затухают, обнаружил, что нейтрино могут изменять свой тип — шаг на пути к пониманию того, как сталось, что вселенная оказалась наполненной материей, а не антиматерией.
Одна из возможностей продвинуться вперед, по Хогану, это использовать устройство, называемое атомным интерферометром — он использует лучи из сверх-холодных атомов вместо лазера, а атомы могут вести себя как волны на значительно меньших длинах волн, чем свет.
Говорят, что если бы голографический принцип подтвердился, он бы опроверг все подходы к квантовой гравитации, которые не включают голографический принцип. И наоборот, он стал бы мощным рывком для тех, которые основываются на нем — включая некоторые производные из теории струн и кое-что под названием матричная теория струн. «В пределе, мы бы имели наше первое понимание того как пространство-время проистекает из квантовой теории», говорит Хоган. В череде последних открытий сложно найти более новаторское чем это.