Στα νότια του Ανοβέρου εδώ και επτά χρόνια διεξάγεται το πείραμα GEO600 για την αναζήτηση των βαρυτικών κυμάτων – οι κυματισμοί στον χωροχρόνο που δημιουργούνται από αναταράξεις σε υπερ-υψηλής πυκνότητας αστρονομικά αντικείμενα, όπως είναι τα αστέρια νετρονίων και οι μαύρες τρύπες. Το GEO600 όμως δεν έχει εντοπίσει κανένα βαρυτικό κύμα μέχρι τώρα, όπως και καμιά άλλη συσκευή στον κόσμο, αλλά θα μπορούσε κατά λάθος να έχει κάνει την πιο σημαντική ανακάλυψη στη φυσική εδώ κα μισό αιώνα.
Μπορεί να μην έχει βρει βαρυτικά κύματα το GEO600 αλλά πιθανόν να αλλάξει τα δεδομένα της φυσικής
Για πολλούς μήνες τα μέλη της ομάδας του πειράματος GEO600 έξυναν τα κεφάλια τους για έναν ανεξήγητο θόρυβο που ‘βασάνιζε’ τον γιγάντιο ανιχνευτή τους. Στη συνέχεια, από το πουθενά, ένας ερευνητής προσέγγισε το θέμα του θορύβου με μια εξήγηση. Στην πραγματικότητα, αυτός είχε προβλέψει ακόμη και το θόρυβο προτού μάθει ότι είχε ανιχνευτεί. Σύμφωνα με τον Craig Hogan, έναν φυσικό στο εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής στο Fermilab, το GEO600 βρέθηκε μπροστά σε ένα θεμελιώδες όριο του χωροχρόνου – το σημείο όπου ο χωροχρόνος σταματά να συμπεριφέρεται ομαλά και με συνεχή τρόπο, όπως περιέγραψε ο Αϊνστάιν, αλλά αντίθετα αποκτάει μια "κοκκώδη" υφή, ακριβώς όπως μια φωτογραφία αναλύεται σε κουκίδες καθώς την ζουμάρετε συνεχώς.
Αριστερά: Ο Craig Hogan εκτός άλλων ήταν και μέλος της ομάδας που ανακάλυψε την σκοτεινή ενέργεια το 1998.
"Μοιάζει σαν να έχει βρει το GEO600 τον δρόμο του προς τη μικροσκοπική κβαντική αναταραχή του χωροχρόνου," λέει ο Hogan.
Αν αυτό δεν σας έκανε να πετάξετε τον σκούφο σας μακριά, στη συνέχεια, ο Hogan, ο οποίος μόλις διορίστηκε διευθυντής του Κέντρου Σωματιδιακής Αστροφυσικής στο Fermilab, έχει ένα ακόμη μεγαλύτερο σοκ για σας κρυμμένο στο μανίκι "Αν το αποτέλεσμα του GEO600 είναι αυτό που υποψιάζομαι ότι είναι, τότε όλοι ζούμε σε ένα γιγαντιαίο κοσμικό ολόγραμμα."
Η ιδέα ότι ζούμε σε ένα ολόγραμμα ίσως ακούγεται παράλογο, αλλά προέκυψε για να κατανοήσουμε καλύτερα τις μαύρες τρύπες, με μια αρκετά σταθερή θεωρητική βάση. Φάνηκε, επίσης, εκπληκτικά χρήσιμη ιδέα για τους φυσικούς που παλεύουν με θεωρίες για το πώς λειτουργεί το σύμπαν σε πιο θεμελιώδες επίπεδο.
Τα ολογράμματα θα τα βρείτε και στις πιστωτικές κάρτες ή τα χαρτονομίσματα χαραγμένα σε πλαστικές ταινίες δύο διαστάσεων (2D). Όταν το φως αντανακλά πάνω τους, αναδημιουργεί την εμφάνιση μιας εικόνας σε 3 διαστάσεις (3D). Στη δεκαετία του 1990 οι φυσικοί Leonard Susskind και Gerard ‘t Hooft (Νόμπελ Φυσικής) πρότειναν ότι αυτή η αρχή των ολογραμμάτων μπορεί να ισχύει και για το σύμπαν ολόκληρο. Η καθημερινή εμπειρία μας στον 3-διάστατο χώρο θα μπορούσε να μοιάζει με μια ολογραφική προβολή των φυσικών διαδικασιών, που λαμβάνουν χώρα σε μια μακρινή 2-διάστατη επιφάνεια.
Φαίνεται φυσικά δύσκολο να πιστέψει κανείς πως κάνουμε κάτι στην καθημερινή ζωή μας επειδή κάτι συμβαίνει στα όρια του σύμπαντος. Κανείς δεν ξέρει τι θα σήμαινε για εμάς, αν μπορέσουμε πραγματικά να ζήσουμε σε ένα ολόγραμμα, αλλά οι θεωρητικοί έχουν βάσιμους λόγους να πιστεύουν ότι πολλές πτυχές από την ολογραφική αρχή είναι γεγονός.
Η περίεργη ιδέα των Susskind (αριστερή εικόνα)και ‘t Hooft’s υποκινήθηκε από την πρωτοποριακή εργασία για τις μαύρες τρύπες του Jacob Bekenstein του Πανεπιστημίου της Ιερουσαλήμ και του Stephen Hawking στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ. Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, ο Hawking έδειξε ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι στην πραγματικότητα εντελώς "μαύρες", αλλά αντίθετα εκπέμπουν αργά-αργά ακτινοβολία, η οποία τις αναγκάζει να εξατμίζονται και τελικά να εξαφανίζονται.
Η εξαφάνιση αυτή δημιουργεί από την άλλη ένα αίνιγμα, για το αν τι ακτινοβολία Hawking μεταφέρει ή όχι οποιαδήποτε πληροφορία σχετικά με το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας. Όταν η μαύρη τρύπα εξαφανιστεί τελείως, όλες οι πληροφορίες σχετικά με το άστρο που κατέρρευσε για να φτιάξει τη μαύρη τρύπα έχουν εξαφανιστεί, γεγονός που έρχεται σε αντίθεση με την αρχή, που έχει επιβεβαιωθεί, ότι οι πληροφορίες δεν μπορούν να εξαφανιστούν. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως το παράδοξο της πληροφορίας της μαύρης τρύπας.
Η εργασία του Bekenstein (δεξιά εικόνα)προέβλεπε μια σημαντική ιδέα για την επίλυση του παράδοξου. Ανακάλυψε ότι η εντροπία μιας μαύρης τρύπας – η οποία είναι συνώνυμη με το περιεχόμενο της πληροφορίας – είναι ανάλογη με την επιφάνεια του ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας. Αυτή είναι μια θεωρητική επιφάνεια που κρύβει μέσα της τη μαύρη τρύπα και σηματοδοτεί το σημείο μη επιστροφής για την ύλη ή το φως που πέφτει μέσα της. Οι θεωρητικοί έχουν δείξει ότι οι μικροσκοπικοί κβαντικοί κυματισμοί στον ορίζοντα γεγονότων μπορούν να κωδικοποιήσουν τις πληροφορίες μέσα από τη μαύρη τρύπα, οπότε δεν υπάρχει καμιά μυστηριώδης απώλεια πληροφορίας, καθώς η μαύρη τρύπα εξατμίζεται.
Και το κυριότερο, αυτή η άποψη του Bekenstein μας δίνει μια βαθιά φυσική αντίληψη: Οι 3D πληροφορίες σχετικά με το άστρο που προϋπήρχε της μαύρης τρύπας, μπορούν να κωδικοποιηθούν πλήρως στον 2D ορίζοντα της μαύρης τρύπας που έγινε μετά – παρόμοια με την 3D εικόνα ενός αντικειμένου που είναι κωδικοποιημένη σε ένα ολόγραμμα 2D.
Οι Susskind και ‘t Hooft επέκτειναν την άποψη αυτή για ολόκληρο το σύμπαν με βάση το γεγονός ότι και το σύμπαν έχει ένα ορίζοντα – το πιο μακρινό όριο πέραν του οποίου το φως δεν είχε το χρόνο να φθάσει σε μας στα 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του σύμπαντος. Επιπλέον, πολλοί θεωρητικοί των χορδών, κυρίως ο Juan Maldacena στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών στο Πρίνστον, επιβεβαίωσαν ότι η ιδέα είναι στο σωστό δρόμο. Ο Juan Maldacena έδειξε ότι η φυσική μέσα σε ένα υποθετικό σύμπαν με πέντε διαστάσεις και σχήμα σαν ένα τσιπς, είναι η ίδια με τη φυσική μέσα σε ένα σύμπαν με τέσσερις διαστάσεις.
Σύμφωνα με τον Hogan, η ολογραφική αρχή αλλάζει ριζικά την εικόνα που έχουμε για τον χωροχρόνο. Οι θεωρητικοί φυσικοί ανέκαθεν πίστευαν ότι τα κβαντικά φαινόμενα θα αναγκάζουν τον χωροχρόνο να συνταράσσεται άγρια στις πολύ μικροσκοπικές κλίμακες. Σε αυτό το μέγεθος, ο ιστός του χωροχρόνου γίνεται κοκκώδης και τελικά βλέπουμε να αποτελούνται κυρίως από μικροσκοπικές μονάδες σαν τα πίξελ στις εικόνες, αλλά δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων φορές μικρότερα από ένα πρωτόνιο. Η απόσταση αυτή είναι γνωστή ως το μήκος Πλανκ, μόλις 10-35 μέτρα. Το μήκος Planck βρίσκεται πολύ πιο πέρα από το να το φτάσουμε με κάθε νοητό πείραμα, έτσι κανείς δεν τολμούσε να ονειρευτεί ότι η κοκκώδης υφή του χωροχρόνου θα μπορούσε να γίνει διακριτή.
Αυτό όμως ίσχυε μέχρι που ο Hogan συνειδητοποιήσει ότι η ολογραφική αρχή αλλάζει τα πάντα. Εάν ο χωροχρόνος είναι ένα κοκκώδες ολόγραμμα, τότε μπορείτε να σκεφτείτε το σύμπαν σαν μια σφαίρα του οποίου η εξωτερική επιφάνεια είναι φτιαγμένη με τετράγωνα μεγέθους σε μήκος Πλανκ, που το καθένα περιέχει ένα μπιτ πληροφορίας. Η ολογραφική αρχή λέει ότι η ποσότητα των πληροφοριών που είναι γραμμένες στο εξωτερικό τμήμα πρέπει να ταιριάζει με τον αριθμό των bit που περιέχονται στο εσωτερικό του σφαιρικού όγκου του σύμπαντος.
Δεδομένου ότι ο όγκος του σφαιρικού σύμπαντος είναι πολύ μεγαλύτερο από την εξωτερική του επιφάνεια, πώς όμως θα μπορούσε να συμβεί αυτό; Ο Hogan συνειδητοποίησε ότι, προκειμένου να έχει τον ίδιο αριθμό bits πληροφορίας το εσωτερικό σύμπαν με το εξωτερικό όριο, γι αυτό ο κόσμος μέσα πρέπει να αποτελείται από κόκκους μεγαλύτερους από το μήκος Πλανκ. "Ή, για να το θέσω αλλιώς, ένα ολογραφικό σύμπαν είναι θολό,» λέει ο Hogan.
Αυτό είναι καλά νέα για όσους προσπαθούν να εξετάσουν επισταμένως τη μικρότερη μονάδα του χωροχρόνου. «Σε αντίθεση με όλες τις προσδοκίες, φέρνει την μικροσκοπική κβαντική δομή φθάσουν στα όρια των σημερινών πειραμάτων», πιστεύει ο Hogan. Έτσι, ενώ το μήκος Planck είναι πολύ μικρό ώστε να το ανιχνεύσουν τα πειράματα, η ολογραφική "προβολή" της κοκκώδους υφής θα μπορούσε να είναι πολύ, πολύ μεγαλύτερη, γύρω στα 10-16 μέτρα. Και συνεχίζει: "Αν ζούμε μέσα σε ένα ολόγραμμα, θα μπορούσαμε να το δούμε μετρώντας την θόλωση”.
Όταν ο Hogan το αναγνώρισε για πρώτη φορά, αναρωτήθηκε αν τα πειράματα θα μπορούσαν να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν την ολογραφική θολότητα του χωροχρόνου. Κι αυτό μπορεί να το κάνει το GEO600
Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων όπως το GEO600 είναι βασικά φανταστικά ευαίσθητα όργανα. Η σκέψη είναι ότι εάν ένα βαρυτικό κύμα περνά μέσα από το GEO600, τότε θα τεντώσει εναλλάξ τον χώρο προς τη μια κατεύθυνση και θα πιέσει την άλλη. Για τη μέτρηση αυτή, η ομάδα GEO600 πυροδοτεί ένα απλό λέιζερ μέσω ενός ημι-επαργυρωμένου κάτοπτρου που λέγεται διαχωριστής δέσμης. Αυτό λοιπόν διαχωρίζει το φως σε δύο δέσμες, που διαπερνούν τους δύο κάθετους βραχίονες των 600 μέτρων, και ανακλώνται πίσω πάλι. Οι δέσμες του φωτός που επιστρέφουν συγχωνεύονται μαζί στο διαχωριστή της δέσμης και δημιουργούν ένα σχήμα συμβολής από φωτεινές και σκοτεινές περιοχές στις οποίες τα κύματα του φωτός είτε εξουδετερώνονται είτε αλληλοενισχύονται. Οποιαδήποτε αλλαγή στη θέση αυτών των περιοχών, μας προειδοποιεί ότι τα σχετικά μήκη των βραχιόνων έχουν αλλάξει.
"Το σημείο κλειδί είναι ότι τέτοια πειράματα είναι ευαίσθητα στις μεταβολές μήκους, που είναι πολύ πολύ μικρότερο από τη διάμετρο ενός πρωτονίου," πιστεύει ο Hogan.
Θα είναι λοιπόν σε θέση να ανιχνεύσει μια ολογραφική προβολή της κοκκώδους υφής του χωροχρόνου; Από τους πέντε ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων σε όλο τον κόσμο, ο Hogan συνειδητοποίησε ότι το αγγλο-γερμανικό πείραμα GEO600 θα έπρεπε να είναι το πιο ευαίσθητο σε ό,τι αυτός είχε στο μυαλό του. Προέβλεψε λοιπόν ότι εάν ο διαχωριστή δέσμης του πειράματος μπορεί να επηρεαστεί από τους κβαντικούς σπασμούς του χωροχρόνου, αυτό θα φανεί στις μετρήσεις του. "Αυτό η τυχαία διαταραχή θα προκαλέσει θόρυβο στο σήμα του λέιζερ”, εξηγεί ο Hogan.
Τον Ιούνιο του 2009 έστειλε την πρόβλεψή του στην ομάδα του GEO600. "Ήταν απίστευτο, αλλά ανακάλυψα ότι το πείραμα είχε πάρει ένα απρόσμενο θόρυβο,” λέει ο Hogan. Ο υπεύθυνος του πειράματος GEO600 Karsten Danzmann του Ινστιτούτου Max Planck παραδέχεται ότι η υπέρβαση του θορύβου, με συχνότητες μεταξύ 300 και 1500 Hertz, είχε ενοχλήσει την ομάδα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Απάντησε λοιπόν στον Hogan και του έστειλα ένα σχέδιο του θορύβου. "Έμοιαζε ακριβώς το ίδιο με την πρόβλεψη μου,” λέει ο Hogan. “Ήταν ως εάν ο διαχωριστής της δέσμης να είχε μια επιπλέον πλάγια ταραχή."
Είναι απίστευτο, αλλά το πείραμα είχε συλλάβει ένα απρόσμενο θόρυβο – ως εάν κβαντικοί σπασμοί να προκαλούσαν μία επιπλέον πλάγια διαταραχή.
Κανείς – συμπεριλαμβανομένου και του Hogan – δεν ισχυρίζεται ακόμη ότι το GEO600 έχει συλλάβει τις αποδείξεις ότι ζούμε πράγματι σε ένα ολογραφικό σύμπαν. Είναι πάρα πολύ νωρίς για να το πούμε. "Θα μπορούσε ακόμα να είναι μια συνηθισμένη πηγή θορύβου," παραδέχεται ο Hogan.
Οι ανιχνευτές των βαρυτικών κυμάτων είναι εξαιρετικά ευαίσθητα όργανα, έτσι αυτοί που τους δουλεύουν πρέπει να εργαστούν πιο σκληρά από το κανονικό για να αποκλείσουν τον τυχόν θόρυβο. Θα πρέπει να λάβουν υπόψη τα διερχόμενα σύννεφα, την κυκλοφορία των αυτοκινήτων, τα σεισμολογικά σήματα και πολλές, πολλές άλλες πηγές που θα μπορούσαν να κρύψουν ένα πραγματικό σήμα.
“Η καθημερινή βελτίωση της ευαισθησίας αυτών των πειραμάτων φέρνει πάντα κάποιο πλεονάζων θόρυβο”, τονίζει ο Danzmann. "Δουλεύουμε για τον εντοπισμό των αιτίων του, για να απαλλαγούμε από αυτό τον θόρυβο και να αντιμετωπίσουμε την επόμενη αιτία αύξησης του θορύβου."
Προς το παρόν δεν υπάρχουν σαφείς πηγές υποψήφιοι για το θόρυβο που βιώνει το GEO600. "Από αυτή την άποψη θα ήθελα να πιστεύω ότι η παρούσα κατάσταση είναι δυσάρεστη, αλλά δεν είναι πραγματικά ανησυχητική."
Για μια στιγμή, η ομάδα GEO600 σκέφτηκε ότι ο θόρυβος για τον οποίο ενδιαφερόταν ο Hogan μπορεί να προκλήθηκε από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας σε όλο τον διαχωριστή της δέσμης. Ωστόσο, η ομάδα υπολόγισε ότι το φαινόμενο αυτό θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει το πολύ το ένα τρίτο του θορύβου αυτού.
Ο Danzmann νομίζει ότι απαιτούνται πολλές αναβαθμίσεις για να βελτιωθεί η ευαισθησία του GEO600 και να εξαλειφθούν έτσι ορισμένες πιθανές πηγές του θορύβου. "Αν ο θόρυβος εξακολουθεί να παραμένει και μετά από αυτά τα μέτρα, τότε θα πρέπει να το ξανασκεφτούμε”, διευκρινίζει.
Αν το GEO600 έχει πραγματικά ανακαλύψει τον ολογραφικό θόρυβο από τους κβαντικούς σπασμούς του χωροχρόνου, τότε αυτό αποτελεί δίκοπο μαχαίρι για τους ερευνητές των κυμάτων βαρύτητας. Γιατί πρώτον ο θόρυβος θα επιβαρύνει περαιτέρω τις προσπάθειές τους για την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων. Από την άλλη, θα μπορούσε να αποτελέσει μια ακόμη πιο θεμελιώδη ανακάλυψη.
Μια τέτοια κατάσταση δεν είναι χωρίς προηγούμενο στη φυσική. Έχουν κατασκευαστεί κάποιοι γιγάντιοι ανιχνευτές για να αναζητήσουν μια υποθετική μορφή της ραδιενέργειας στην οποία τα πρωτόνια διασπώνται ποτέ δεν βρέθηκε. Αντίθετα, ανακάλυψαν ότι τα νετρίνα μπορούν να αλλάξουν από το ένα είδος στο άλλο – πιθανώς πιο σημαντικό, διότι αυτό θα μπορούσε να μας πει πώς άρχισε το σύμπαν να γεμίζει με ύλη και όχι με αντιύλη.
Θα ήταν ειρωνικό αν ένα όργανο σαν το GEO600 που χτίστηκε για την ανίχνευση τόσο τεράστιων πραγμάτων όσο είναι οι αστροφυσικές πηγές των κυμάτων βαρύτητας, ακούσια ανιχνεύσει την μικροσκοπική κοκκώδη υφή του χωροχρόνου. "Μιλώντας ως θεμελιώδης φυσικός, βλέπω την ανακάλυψη του ολογραφικού θορύβου, σαν κάτι πολύ πιο ενδιαφέρον," λέει ο Hogan.
Μεγάλο αποτέλεσμα με μικρό κόστος
Ανεξάρτητα αν ο Hogan έχει δίκιο, και ο ολογραφικός θόρυβος θα χαλάσει την ικανότητα του GEO600 να ανιχνεύει τα κύματα βαρύτητας, ο Danzmann είναι αισιόδοξος. "Θα ήταν τιμή για μας να είμαστε στην ευχάριστη θέση να κάνουμε την πρώτη ανίχνευση της κοκκώδους υφής του χωροχρόνου. Και βέβαια θα είμαστε ευχαριστημένοι. Θα ήταν ένα από τα πιο αξιόλογα ευρήματα σε ένα μεγάλο χρονικό διάστημα."
Ωστόσο ο Danzmann είναι προσεκτικός όσον αφορά την πρόταση του Hogan και πιστεύει ότι πρέπει να γίνει περισσότερο θεωρητική δουλειά. "Είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα”, λέει. "Αλλά δεν είναι ακόμα πραγματικά μια θεωρία." Όπως και πολλοί άλλοι, ο Danzmann συμφωνεί ότι είναι πολύ νωρίς για να γίνουν οριστικοί ισχυρισμοί. "Ας περιμένουμε να δούμε. Πιστεύουμε ότι είναι πολύ νωρίς για να είμαστε ενθουσιασμένοι."
Υπάρχει μία δυνατότητα, σύμφωνα με τον Hogan, να χρησιμοποιήσουμε μια συσκευή που ονομάζεται συμβολόμετρο ατόμου. Αυτά λειτουργούν χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή που βασίζονται και οι ανιχνευτές με λέιζερ, αλλά χρησιμοποιούν δέσμες από υπέρψυχρα άτομα ατόμων και όχι φως από λέιζερ. Επειδή τα άτομα μπορούν να συμπεριφέρονται ως κύματα με πολύ μικρότερο μήκος κύματος από ότι το φως, τα συμβολόμετρα των ατόμων είναι σημαντικά μικρότερα και ως εκ τούτου φθηνότερα από ό, τι για τη δημιουργία ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων.
Αλλά, τι θα σημαίνει για μας αν βρεθεί ο ολογραφικός θόρυβος;
Ο John Cramer του Πανεπιστημίου Washington στο Seattle το εξομοιώνει προς την ανακάλυψη του απροσδόκητου θορύβου σε μία κεραία στα Εργαστήρια Bell στο New Jersey το 1964. Αυτός ο θόρυβος κατέληξε να είναι το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, η ακτινοβολία που έμεινε από το big bang. "Όχι μόνο κέρδισαν οι Arno Penzias και Robert Wilson το βραβείο Νόμπελ, αλλά επιβεβαίωσαν το big bang και το έναυσμα για έναν ολόκληρο τομέα της κοσμολογίας", εξηγεί ο Cramer.
Βέβαια ο Hogan είναι πιο συγκεκριμένος. “Ξεχάστε την ταινία Quantum of Solace, εμείς θα πρέπει να παρατηρήσουμε άμεσα τον κβαντικό χρόνο”, αναφέρει ο Hogan. "Είναι το μικρότερο δυνατό χρονικό διάστημα – το μήκος Πλανκ αν διαιρεθεί με την ταχύτητα του φωτός."
Το πιο σημαντικό είναι ότι η επιβεβαίωση της ολογραφικής αρχής θα ήταν μια σπουδαία βοήθεια για τους ερευνητές που προσπαθούν να ενώσουν την κβαντομηχανική και τη θεωρία της βαρύτητας. Σήμερα η πιο δημοφιλής προσέγγιση για την κβαντική βαρύτητα είναι η θεωρία των χορδών, με την οποία ελπίζουν οι ερευνητές να περιγράψουν τα συμβάντα στον κόσμο αλλά σε πιο θεμελιώδες επίπεδο. Αλλά δεν είναι το μόνο ‘θέαμα στην πόλη’. “Ο ολογραφικός χωροχρόνος χρησιμοποιείται σε ορισμένες προσεγγίσεις για την κβάντωση της βαρύτητας, που έχει μια ισχυρή σύνδεση με τη θεωρία χορδών," εξηγεί ο Cramer. "Κατά συνέπεια, ορισμένες θεωρίες κβαντικής βαρύτητας μπορεί να αποτύχουν και άλλες να ενισχυθούν."
Ο Hogan συμφωνεί ότι, αν η ολογραφική αρχή επιβεβαιωθεί, τότε αποκλείει όλες τις προσεγγίσεις της κβαντικής βαρύτητας που δεν περιλαμβάνουν την ολογραφική αρχή. Αντίθετα, θα ήταν μια ώθηση για εκείνες τις θεωρίες που το κάνουν – συμπεριλαμβανομένων και ορισμένων που προέρχονται από τη θεωρία χορδών όπως της θεωρίας μήτρας.
"Σε τελική ανάλυση, μπορεί να έχουμε μια πρώτη ένδειξη για το πώς αναδύεται ο χωροχρόνος από την κβαντική θεωρία”.
Όπως και οι συγκυριακές ανακαλύψεις, είναι δύσκολο να γίνει κάτι περισσότερο πρωτοποριακό από αυτό.
Πηγή: New Scientist
Διαβάστε για καλύτερη κατανόηση του θέματος και τα ανάλογα θέματα
1. Ο ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων GEO600 θα ελέγξει την ιδέα του ολογραφικού σύμπαντος
2. Η ανακάλυψη του ολογραφικού σύμπαντος αγγελιαφόρος μιας νέας εποχής για τη φυσική
3. Η σημασία της πληροφορίας σ’ ένα ολογραφικό Σύμπαν
4. Πόσες διαστάσεις υπάρχουν στο ολογραφικό Σύμπαν;
————————————————————————————————–
Το ξεκίνημα της Ολογραφικής Αρχής
Η Ολογραφική Αρχή έχει στηριχθεί σε ερευνητικές εργασίες των Jacob Bekenstein και Stephen Hawking σχετικά με τις μαύρες τρύπες. Στα μέσα της δεκαετίας του 70, ο Hawking απέδειξε ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι στην πραγματικότητα «μαύρες» αλλά εκπέμπουν με βραδύ ρυθμό ακτινοβολία, την ακτινοβολία Hawking, γεγονός που τελικά οδηγεί στην εξάτμιση και εξαφάνιση τους.
Αυτό αρχικά δημιούργησε έναν επιστημονικό γρίφο αφού η ακτινοβολία Hawking δεν μεταφέρει πληροφορίες από το εσωτερικό της μαύρης τρύπας αλλά μόνο από την εξωτερική επιφάνεια της, που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Έτσι θεωρήθηκε ότι όταν εξατμιστεί η μαύρη τρύπα, χάνονται όλες οι πληροφορίες σχετικά με το αρχικό άστρο που κατέρρευσε για να σχηματιστεί η μαύρη τρύπα. Το τελευταίο έρχεται σε κατάφορη αντίθεση με την ευρέως επιβεβαιωμένη αρχή ότι η πληροφορία δεν καταστρέφεται. Ο εν λόγω γρίφος είναι γνωστός ως «το πληροφοριακό παράδοξο των μαύρων οπών».
Η εργασία του Bekenstein προσέφερε σημαντική βοήθεια για την επίλυση του πληροφοριακού παραδόξου. O Bekenstein ανακάλυψε ότι η εντροπία μιας μαύρης τρύπας, η οποία εκφράζει το πληροφοριακό της περιεχόμενο, είναι ανάλογη με το εμβαδόν της επιφάνειας του ορίζοντα γεγονότων της.
Έτσι, οι θεωρητικοί κάνοντας χρήση της κβαντικής θεωρίας πεδίου, έδειξαν ότι όλες οι πληροφορίες σχετικά με τη μαύρη τρύπα «αποτυπώνονται» στον ορίζοντα γεγονότων της και συγκεκριμένα σε μικροσκοπικές κβαντικές διακυμάνσεις που αναπτύσσονται στον ορίζοντα αυτόν. Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας, μεταφέρει στους «εξωτερικούς» παρατηρητές όλες τις πληροφορίες σχετικά με τη μαύρη τρύπα και το αρχικό άστρο από το οποίο αυτή προήλθε. Με τον τρόπο αυτό δεν υπάρχει καμιά απώλεια πληροφορίας καθώς εξατμίζεται η μαύρη τρύπα.
Διαπιστώνουμε λοιπόν ότι όλες οι πληροφορίες ενός τρισδιάστατου αντικειμένου (το αρχικό άστρο μας) αποτυπώνονται στη δισδιάστατη επιφάνεια (στον ορίζοντα γεγονότων) της μαύρης τρύπας που σχηματίζεται από την κατάρρευση του άστρου, σε αντιστοιχία με την αποτύπωση της τρισδιάστατης εικόνας ενός αντικειμένου πάνω σε ένα δισδιάστατο ολόγραμμα.
Οι Susskind και ‘t Hooft επέκτειναν τον προηγούμενο συλλογισμό εφαρμόζοντας τον σε όλο το σύμπαν, στηριζόμενοι στο γεγονός ότι και στο σύμπαν υπάρχει ένας (κοσμικός) ορίζοντας, το όριο πέρα από το οποίο το φως, άρα και η πληροφορία που μεταφέρεται από αυτό, δεν έχει καταφέρει ακόμα να φτάσει στη Γη, στο διάστημα των 13,7 δισεκατομμυρίων ετών που έχουν μεσολαβήσει από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης
Leave a Comment