Наука и Техника

Наука И Техника
16 августа 2015

Математики подтвердили, что Вселенная может быть голограммой

Все эффекты и частицы материи, наблюдаемые нами во Вселенной, могут являться всего лишь проекцией, своеобразной голограммой. Одновременно с нашей существуют и другие Вселенные, имеющие больше или меньше измерений, а все нестыковки в физических теориях можно списать на то, что наша Вселенная является голограммой.

Такое ошеломляющее заявление сделал в 1997 году аргентинский физик-теоретик Хуан Малдасена (Juan Maldacena), сторонник теории струн и моделей квантовой гравитации. Недавно мы писали об исследовании Малдасены, в котором он связывал феномен червоточин и квантовой запутанности через голографический принцип. Эта его работа, как и та, о которой речь пойдёт ниже, является попыткой математически объединить квантовую физику с Теорией относительности, то есть сделать шаг в сторону так называемой Теории всего.

Японцам удалось математически доказать голографический принцип, согласно которому гравитация в нашей Вселенной есть следствие вибраций струн, которые, в свою очередь, являются проекцией

Согласно гипотезе Малдасены, гравитация возникает из бесконечно тонких, вибрирующих струн, а значит, её можно рассматривать с точки зрения современных квантовых теорий. Эти струны (которые в одноимённой теории заменяют частицы), существующие в девяти пространственных и одном временном измерении, могут быть обычной голограммой — проекцией, идущей от другой Вселенной. Вселенная-источник должна иметь меньше измерений и в ней не действует гравитация вообще.

Научное сообщество тепло приняло гипотезу Малдасены, поскольку теоретически она описывала все эффекты простыми и уже известными причинами. Несмотря на то, что существование нескольких измерений может звучать шокирующе, сегодня это одно из немногих объяснений тому, почему так по-разному взаимодействуют элементарные частицы или гигантские скопления галактик. Тем не менее, гипотеза нуждалась в крепких математических доказательствах.

Подтвердить "голографическую" гипотезу взялась команда японских физиков во главе с Йосифуми Хиякутаке (Yoshifumi Hyakutake) из университета Ибараки. Учёные написали две статьи (о модели квантовой чёрной дыры, о параллельной Вселенной), которые можно найти на сайте препринтов arXiv

В одной статье, Хиякутаке вычисляет внутреннюю энергию чёрной дыры, положение её горизонта событий, её энтропию и многие другие свойства объекта, предсказанные теорией струн. Исследователи также учли эффекты, вызванные так называемыми виртуальными частицами, которые периодически появляются в пространстве.
Другая статья рассказывает о вычислениях внутренней энергии безгравитационной Вселенной, имеющей меньше измерений и являющейся источником голограммы, коей наша Вселенная и является. Оба расчёта идеально вписываются в модель Малдасены и соответствуют друг другу.

"Мне кажется, что вычисления сделаны абсолютно верно", — говорит автор гипотезы, который не принимал участия в работе японцев.
К сожалению, проверить экспериментально эту идею нет никакой возможности, учёные даже не представляют, что нужно сделать, чтобы подтвердить существование безгравитационной Вселенной, существующей параллельно с нашей. Однако они уверены, что математические расчёты — уже убедительное подтверждение теории.
Теория струн является попыткой объединить ОТО и квантовую теорию математически (иллюстрация Lunch/Wikimedia Commons).
Малдасена отмечает, что ни одна из моделей вселенных, которые изучали Хиякутаке и его коллеги, не похожа на нашу собственную.
"Космос с чёрной дырой существует в десяти измерениях, восемь из которых образуют восьмимерную сферу. Параллельная безгравитационная Вселенная имеет всего одно измерение и её многочисленные квантовые частицы больше похожи на идеальные пружины или гармонические осцилляторы, прикреплённые друг к другу", — поясняет Малдасена.

Тем не менее, на первый взгляд столь разные вселенные, из которых наша является проекцией, в математической модели оказываются практически идентичными. Это означает, что все гравитационные эффекты, наблюдаемые сегодня в космосе и в обычной жизни, можно объяснить квантовой теорией параллельной плоской и безгравитационной Вселенной.