دنیای هولوگرافیک چیست؟ چگونه دانشمندان با مطالعه سیاهچاله ها به این سوال پاسخ می دهند؟ دیجیاتو

سیاه چاله ها آیا می تواند تصویر سه بعدی باشد (هولوگرام) بودن. در واقع، کل جهان ما می تواند یک هولوگرام (جهان هولوگرافیک) باشد. این ایده ای است که پشت آخرین مطالعه منتشر شده در مجله PRX Quantum است.

در این مطالعه، محققان برای درک دنیای هولوگرافیک، نگاهی عمیق به آنچه در داخل سیاهچاله می‌افتد، می‌اندازند. این نظریه را ممکن می کند”دوگانگی هولوگرافیک» بهتر فهمیده می شود. دوگانگی هولوگرافیک یک حدس ریاضی است که سعی دارد نظریه‌های ذرات و تعامل آنها را با نظریه گرانش مرتبط کند. سیاهچاله ها کاندیدای خوبی برای مطالعه این نظریه هستند، زیرا آنها اجرام خاصی با جرم و انرژی بالا هستند.

محاسبات کوانتومی، دنیای هولوگرافیک و سیاهچاله ها

دوگانگی هولوگرافی اغلب با نظریه گرانش و نظریه ذرات آنها با یکدیگر – حداقل از نظر ریاضی – معادل هستند. پس از نظر ریاضی چیست؟ نظریه گرانش این اتفاق می افتد، باید در تئوری ذرات اتفاق بیفتد و بالعکس. جالب اینجاست که در بیشتر موارد این نظریه ها به نتایج متفاوتی می رسند. گرانش چهار بعد را توصیف می کند، در حالی که نظریه ذرات فقط از سه بعد تشکیل شده است. محققان امیدوار بودند که تفاوت‌های بین این دو نظریه را بررسی کنند تا بهتر بفهمند که چه چیزی درون یک سیاه‌چاله وجود دارد.

در نظریه نسبیت عام اینشتین – نظریه ای که گرانش را توصیف می کند – هیچ ذره ای وجود ندارد. اما در نظریه ذرات، این خود ذرات هستند که با وجودشان به این نظریه معنا می بخشند. محقق این پروژه، انریکو رینالدی، و همکارانش سعی کردند با استفاده از ماتریس های کوانتومی، مسئله دوگانگی هولوگرافیک را بررسی کنند. ایده این بود که دانش خود را از این دو نظریه ترکیب کنیم. برای شروع، آنها از مدل های ماتریسی متشکل از بلوک های اعداد استفاده کردند. این یک چارچوب استاندارد است کامپیوترهای کوانتومی استفاده شده. نظریه ذرات در این چارچوب با آرایه های یک بعدی نشان داده می شود. با استفاده از این روش، محققان توانستند گرانش درون یک سیاهچاله را توصیف کنند.

وقتی از او پرسیدند که آیا دنیای ما یک جهان هولوگرافیک است، او پاسخ داد: “بله و نه!” آنها گفتند. وقتی به هولوگرام فکر می کنیم، احتمالاً به فیلم های علمی تخیلی مانند جنگ ستارگان فکر می کنیم. اما با بررسی سطح یک سیاهچاله که فضایی دو بعدی است، رینالدی و همکارانش دریافتند که آنچه در واقع در یک نظریه چهار بعدی توصیف می شود، ظاهراً دو بعدی است و در نظریه ذرات سه بعدی توصیف می شود. این تفاوت در تعداد ابعاد می تواند به این معنی باشد که جهان ما می تواند بر اساس نظریه گرانش و نظریه ذرات صحیح باشد. البته دانشمندان هنوز بر این باورند که شاید هیچ یک از این نظریه ها در توصیف دقیق جهان ما مؤثر نباشد.