Universul ca hologramăPrincipiul holografic schimbă radical concepţia noastră despre spaţiu-timp. Fizica teoretică a considerat pentru multă vreme că efectele cuantice produc convulsii haotice la scară mică. La acest nivel al realităţii "ţesătura" spaţiu-timpului devine granulară.

 

 

 

Este Universul o hologramă? De ce? (1)

 

Acestă "ţesătură" (eng.fabric) este constituită, în ultimă instanţă, din mici unităţi, asemănătoare pixelilor, dar care sunt de sute de miliarde de miliarde de ori mai mici decât un proton. Această distanţă este cunoscută drept "lungimea Planck", care măsoară 10-35 metri.

Lungimea Planck este imposibil de abordat prin vreun experiment uman, aşa că nimeni nu a îndrăznit să viseze că granularitatea spaţiu-timpului poate fi observată. Cel puţin până când Craig Hogan a realizat că principiul holografic schimbă totul. Dacă spaţiu-timpul este o hologramă granulară, atunci putem înţelege Universul ca o sferă a cărei suprafaţă exterioară este împărţită în pătrate de lungime Planck, fiecare conţinând un bit de informaţie. Principiul holografic afirmă că informaţia din interiorul Universului este aceeaşi cu informaţia conţinută pe graniţa / suprafaţa exterioară Universului.

Cum volumul Universului sferic este mult mai mare decât suprafaţa sa exterioară, cum poate fi acest lucru adevărat? Craig Hogan a realizat că pentru a avea aceeaşi cantitate de informaţie în interiorul sferei (Universului) şi pe suprafaţa sa exterioară, interiorul Universului trebuie să fie făcut din granule mai mari decât lungimea Planck. "Ori, pentru a spune altfel, un univers holografic este pixelat", afirmă Hogan.

Aceasta este o veste bună pentru oricine încearcă să determine cea mai mică unitate de spaţiu-timp. "Contrar tuturor aşteptărilor, structura cuantică microscopică devine astfel posibil de determinat în cadrul experimentelor curente". Aşadar, în timp ce lungimea Planck este prea mică pentru a o detecta prin experimente, proiecţia holografică a unei granule ar putea fi mult, mult mai mare, în jur de de 10-16 metri. Am putea determina dacă trăim într-o hologramă tocmai prin măsurarea dimensiunilor acestor pixeli holografici.

Când şi-a dat seama de acestea, Craig Hogan s-a întrebat dacă există vreun experiment în desfăşurare care ar fi capabil să detecteze această pixelare holografică a spaţiu-timpului. Atunci a apărut GEO600 în peisaj.

 



Detectoarele de unde gravitaţionale ca GEO600 sunt instrumente incredibil de precise. Ideea din spatele unui asemenea detector este aceea că dacă o undă gravitaţională trece prin GEO600, aceasta va modifica spaţiul, mărindu-l într-o direcţie şi comprimându-l în alta. Pentru a măsura astfel de modificări, GEO600 foloseşte un singur laser, al cărui fascicul este "spart" în două direcţii de o oglindă argintată (beam splitter). Cele două fascicule sunt direcţionate către capetele "braţelor" instrumentului, care se află la 600 de metri de oglindă, de unde laserul este reflectat înapoi. Cele două fascicule se reîntâlnesc la nivelul splitterului şi creează o un model de interferenţă format din regiuni mai luminoase şi mai întunecoase, undele de lumină anulându-se ori potenţându-se una pe alta. Orice modificare a poziţiilor acestor regiuni formate în urma întâlnirii celor două fascicule laser ne spune că lungimea unuia dintre cele două "braţe" ale detectorului s-a schimbat. "Acest tip de experiment poate detecta modificări ale lungimii "braţelor" mai mici decât diametrul unui proton".

Ar putea, prin urmare, să detecteze o proiecţie holografică a unei entităţi de spaţiu-timp? Dintre cele 5 detectoare de unde gravitaţionale existente pe Terra, Hogan a realizat că GEO600 are cea mai mare sensibilitate a instrumentelor de măsură şi ar fi de cel mai mare folos pentru ceea ce-şi doreşte să descopere. El a prezis că dacă splitterul folosit în experiment este afectat de convulsiile spaţiu-timpului, acest lucru va fi evidenţiat în măsurătorile efectuate. "Această instabilitate aleatoare va produce un zgomot în semnalul laserului".

În iunie Hogan şi-a făcut cunoscută ideea echipei GEO600. "Incredibil, am descoperit că în cadrul experimentului s-a observat un zgomot neaşteptat" îşi aminteşte savantul. Principalul analist al GEO600, Karsten Danzmann de la Institutul Max Planck pentru Fizică Gravitaţională din Potsdam, Germania admite că zgomotul detectat, cu frecvenţe între 300 şi 1500 de herţi le-a dat multe bătăi de cap specialiştilor. Danzmann i-a răspuns lui Hogan şi i-a trimis şi date despre zgomot. "Arată exact cu predicţia mea. Este ca şi cum splitterul ar avea nişte fluctuaţii laterale", afirmă Hogan. Rezultatele arătau ca şi cum convulsiile cuantice ar provoca aceste fluctuaţii.

Nimeni, nici măcar Hogan, nu afirmă în mod deschis că GEO600 a găsit dovezi care să ne asigure că trăim într-un univers holografic. Este mult prea devreme pentru a spune aşa ceva. "Zgomotul descoperit ar putea avea altă sursă". Detectoarele de unde gravitaţionale sunt instrumente foarte sensibile, iar cei care le operează trebuie să depună eforturi deosebite pentru a înlătura orice interferență care le afectează munca. Ei trebuie să ia în calcul norii, traficul, mişcările seismice de diverse intensităţi şi multe alte surse care pot ascunde, prin zgomotul produs, semnalul util. "Rutina zilnică de îmbunătăţire a sensibilităţii instrumentelor noastre înseamnă şi eliminarea unei părţi din zgomotul în exces" declară Danzmann. "Lucrăm pentru a identifica motivul, îl eliminăm şi atacăm următoarea sursă de zgomot". În prezent nu există însă niciun candidat pentru zgomotul pe care îl observă GEO600. "Din acest punct de vedere aş considera situaţia neplăcută, dar nu realmente îngrijorătoare".

Pentru o vreme cercetătorii de la GEO600 au crezut că zgomotul pentru care a arătat interes Hogan era generat de fluctuaţiile de temperatură de-a lungul splitterului. Dar cercetătorii au calculat că aceste fluctuaţii ar putea fi responsabile pentru cel mult o treime din zgomotul existent.

Danzmann ne anunţă că modernizări planificate ale detectorului vor îmbunătăţi sensibilitatea GEO600 şi vor elimina alte câteva surse de zgomot. "Dacă zgomotul rămâne şi după aceste modernizări, atunci va trebui să ne gândim din nou ce ar putea însemna acest zgomot".

Dacă GEO600 a descoperit realmente zgomotul holografic produs de convulsiile cuantice ale spaţiu-timpului, acest lucru reprezintă o sabie cu două tăişuri pentru cercetătorii care sunt în căutarea undelor gravitaţionale. Pe de-o parte zgomotul interferează nefast cu încercările lor de a detecta undele gravitaţionale. Pe de altă parte, noua descoperire ar fi chiar mai importantă.

O atare situaţie nu ar fi unică în istoria fizicii. Detectoare gigantice, construite pentru a căuta forme ipotetice de radiaţie care ar fi produse de dezintegrarea protonilor nu au găsit nimic din ce căutau. În schimb, au descoperit că neutrinii se pot schimba dintr-un tip în altul, probabil o descoperire mult mai importantă, pentru că ne spune cum Universul a ajuns să fie "umplut" cu materie, în defavoarea antimateriei. Ar fi ironic dacă un instrument proiectat pentru a detecta ceva atât de mare ca sursele astronomice ale undelor gravitaţionale vor descoperi, în schimb, granulele minuscule ale spaţiu-timpului. "Vorbind ca un cercetător în fizica fundamentală, eu cred că descoperirea zgomotului holografic ar fi una mult mai importantă," spune Hogan.

Universul ca hologramă. Implicaţii (3)

 

 

Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Our world may be a giant hologram, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!