Praga este un oraș fabulos. Praga este un oraș fabulos pentru bani puțini. Cât costă o excursie în acest loc fabulos?

Oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Astrofizică de la Fermilab lucrează acum la crearea unui dispozitiv numit Holometru, cu ajutorul căruia pot infirma tot ceea ce știe omenirea în prezent despre Univers. Dacă experimentul, pentru care se pregătește, se dovedește a fi de succes, atunci poate că legile existente ale fizicii vor fi rescrise!

Cu ajutorul dispozitivului Holometru, speră experții dovedi sau infirma presupunerea „nebună” că Universul tridimensional așa cum îl cunoaștem pur și simplu nu există, nefiind altceva decât un fel de hologramă. Cu alte cuvinte, realitatea înconjurătoare este o iluzie și nimic mai mult...

Craig Hogan crede că lumea este neclară, iar aceasta nu este o metaforă. El crede că, dacă am putea să privim cumva în cea mai mică celulă a spațiu-timpului, am descoperi că Universul este pătruns în întregime de un tremur intern, ca șuieratul interferenței electrostatice într-un radio cu unde scurte. Acest zgomot nu provine de la particule care se nasc și mor în mod constant sau de la o altă spumă cuantică despre care fizicienii au dezbătut-o în trecut. Zgomotul Hogan va apărea dacă lumea nu este netedă și continuă, ca un ecran mat pe care dansează câmpuri și particule, așa cum am crezut de mult. Se întâmplă dacă lumea este formată din blocuri separate. Bucăți. Un grăunte de nisip. Detectarea zgomotului Hogan ar însemna că universul este digital...

Teoria conform căreia Universul este o hologramă se bazează pe ipoteza recentă că spațiul și timpul din Univers nu sunt continue, ci constau din părți separate, puncte - parcă ar fi făcute din pixeli, motiv pentru care este imposibil să creșteți „scara imaginii” a Universului la nesfârșit, pătrunzând din ce în ce mai adânc în esența lucrurilor. La atingerea unei anumite valori de scară, Universul se dovedește a fi ceva ca o imagine digitală de foarte slabă calitate - neclară, neclară. Imaginează-ți o fotografie obișnuită dintr-o revistă. Arată ca o imagine continuă, dar, pornind de la un anumit nivel de mărire, se desparte în puncte care alcătuiesc un singur întreg. Și, de asemenea, lumea noastră, poate, este asamblată din puncte microscopice într-o singură imagine frumoasă, chiar convexă.

Uimitoare teorie! Și până de curând, nu a fost luat în serios. Numai ultimele cercetări găurile negre i-au convins pe majoritatea cercetătorilor că există ceva în teoria „holografică”. Cert este că evaporarea treptată a găurilor negre descoperite de astronomi de-a lungul timpului a dus la un paradox al informației - toate informațiile conținute despre interiorul găurii ar dispărea apoi. Și asta contrazice principiul stocării informațiilor. Dar laureatul Premiului Nobel pentru fizică Gerard t'Hooft, bazându-se pe munca profesorului de la Universitatea din Ierusalim, Jacob Bekenstein, a dovedit că toate informațiile conținute într-un obiect tridimensional pot fi stocate în limitele bidimensionale rămase după distrugerea lui - la fel ca o imagine a unui obiect tridimensional poate fi plasată într-o hologramă bidimensională.

Pentru prima dată, ideea „nebună” a iluzoriei universale a luat naștere de către fizicianul de la Universitatea din Londra David Bohm, un coleg cu Albert Einstein, la mijlocul secolului al XX-lea. Conform teoriei sale, întreaga lume este structurată aproximativ la fel ca o hologramă. Așa cum orice, oricât de mică secțiune a unei holograme conține întreaga imagine a unui obiect tridimensional, la fel fiecare obiect existent este „încorporat” în fiecare dintre ele. componente.

„De aici rezultă că realitatea obiectivă nu există”, a spus profesorul Bohm atunci o concluzie uluitoare. „Chiar și în ciuda densității sale aparente, Universul este în nucleul său o fantasmă, o hologramă gigantică, luxos de detaliată.

Să vă reamintim că o hologramă este o fotografie tridimensională realizată cu un laser. Pentru a-l realiza, în primul rând, obiectul fotografiat trebuie să fie iluminat cu lumină laser. Apoi, al doilea fascicul laser, combinându-se cu lumina reflectată de la obiect, dă un model de interferență (alternând minime și maxime ale fasciculului), care poate fi înregistrat pe film. Fotografia finală arată ca o stratificare fără sens de linii luminoase și întunecate. Dar de îndată ce iluminați imaginea cu un alt fascicul laser, apare imediat o imagine tridimensională a obiectului original.

Tridimensionalitatea nu este singura proprietate remarcabilă inerentă unei holograme. Dacă o hologramă de, să zicem, un copac este tăiată în jumătate și iluminată cu un laser, fiecare jumătate va conține o imagine întreagă a aceluiași copac la exact aceeași dimensiune. Dacă continuăm să tăiem holograma în bucăți mai mici, pe fiecare dintre ele vom găsi din nou o imagine a întregului obiect în ansamblu. Spre deosebire de fotografia convențională, fiecare secțiune a hologramei conține informații despre întregul subiect, dar cu o scădere proporțională a clarității.

„Principiul hologramei „totul în fiecare parte” ne permite să abordăm problema organizării și ordinii într-un mod complet nou”, a explicat profesorul Bohm. — Pentru aproape toată istoria sa, știința occidentală s-a dezvoltat cu ideea că cel mai bun mod a înțelege un fenomen fizic, fie el o broască sau un atom, înseamnă a-l diseca și a studia părțile sale componente. Holograma ne-a arătat că unele lucruri din univers nu pot fi explorate în acest fel. Dacă disecăm ceva aranjat holografic, nu vom obține părțile din care constă, dar vom obține același lucru, dar cu mai puțină acuratețe.

Ideea „nebunească” a lui Bohm a fost provocată și de un experiment senzațional cu particule elementare în vremea lui. Un fizician de la Universitatea din Paris, Alain Aspect, a descoperit în 1982 că, în anumite condiții, electronii sunt capabili să comunice instantaneu între ei, indiferent de distanța dintre ei. Nu contează dacă sunt zece milimetri între ele sau zece miliarde de kilometri. Cumva, fiecare particulă știe întotdeauna ce face cealaltă. A existat o singură problemă cu această descoperire: ea încalcă postulatul lui Einstein despre viteza limită de propagare a interacțiunii, egală cu viteza luminii. Deoarece călătoria mai repede decât viteza luminii echivalează cu spargerea barierei timpului, această perspectivă înfricoșătoare i-a făcut pe fizicieni să se îndoiască puternic de activitatea Aspectului.

Dar Bohm a reușit să găsească o explicație. Potrivit lui, particulele elementare interacționează la orice distanță nu pentru că schimbă unele semnale misterioase între ele, ci pentru că separarea lor este iluzorie. El a explicat că la un nivel mai profund al realității, astfel de particule nu sunt obiecte separate, ci de fapt extensii a ceva mai fundamental.

„Pentru o mai bună claritate, profesorul și-a ilustrat teoria complicată cu următorul exemplu”, a scris Michael Talbot, autorul cărții „The Holographic Universe”. — Imaginează-ți un acvariu cu pești. Imaginați-vă, de asemenea, că nu puteți vedea acvariul direct, ci puteți observa doar două ecrane de televiziune care transmit imagini de la camere, unul situat în față și celălalt pe lateralul acvariului. Privind ecranele, puteți concluziona că peștii de pe fiecare dintre ecrane sunt obiecte separate. Deoarece camerele captează imagini din unghiuri diferite, peștii arată diferit. Dar, pe măsură ce vei continua să observi, după un timp vei descoperi că există o relație între cei doi pești pe ecrane diferite. Când un pește se întoarce, și celălalt își schimbă direcția, ușor diferit, dar întotdeauna după primul. Când vezi un pește din față, un altul este cu siguranță de profil. Dacă nu aveți o imagine completă a situației, este mai probabil să ajungeți la concluzia că peștii trebuie să comunice într-un fel instantaneu între ei, că acesta nu este un fapt de coincidență întâmplătoare.”

„Interacțiunea superluminală evidentă dintre particule ne spune că există un nivel mai profund de realitate ascuns de noi”, a explicat Bohm fenomenul experimentelor lui Aspect, „o dimensiune mai înaltă decât a noastră, ca în analogia cu acvariul”. Vedem aceste particule ca fiind separate doar pentru că vedem doar o parte din realitate. Iar particulele nu sunt „părți” separate, ci fațete ale unei unități mai profunde care este în cele din urmă la fel de holografică și invizibilă ca arborele menționat mai sus. Și întrucât totul în realitatea fizică constă din aceste „fantome”, Universul pe care îl observăm este în sine o proiecție, o hologramă.

Ce altceva poate conține holograma nu se știe încă. Să presupunem, de exemplu, că este matricea care dă naștere la minimum la orice în lume, ea conține toate particulele elementare care au luat sau vor lua într-o zi orice formă posibilă de materie și energie - de la fulgi de zăpadă la quasari; balenele albastre la raze gamma. Este ca un supermarket universal care are de toate.

Deși Bohm a recunoscut că nu avem de unde să știm ce altceva conține holograma, și-a luat asupra sa afirmă că nu avem niciun motiv să presupunem că nu mai există nimic în ea. Cu alte cuvinte, poate că nivelul holografic al lumii este pur și simplu una dintre etapele evoluției nesfârșite.

Dar este posibil să „simți” această natură iluzorie cu instrumente? Sa dovedit că da. De câțiva ani, cercetările sunt în desfășurare în Germania folosind telescopul gravitațional GEO600 construit la Hanovra (Germania) pentru a detecta undele gravitaționale, oscilații în spațiu-timp care creează obiecte spațiale supermasive. Cu toate acestea, nu a putut fi găsit un singur val de-a lungul anilor. Unul dintre motive este zgomotele ciudate în intervalul de la 300 la 1500 Hz, pe care detectorul le înregistrează mult timp. Ei chiar interferează cu munca lui. Cercetătorii au căutat în zadar sursa zgomotului până când au fost contactați accidental de directorul Centrului de Cercetare Astrofizică de la Fermilab, Craig Hogan. El a declarat că a înțeles ce se întâmplă. Potrivit lui, din principiul holografic rezultă că spațiu-timp nu este o linie continuă și, cel mai probabil, este o colecție de microzone, granule, un fel de cuante spațiu-timp.

„Și acuratețea echipamentului GEO600 de astăzi este suficientă pentru a detecta fluctuațiile de vid care apar la granițele cuantelor spațiale, ale căror granule, dacă principiul holografic este corect, constă Universul”, a explicat profesorul Hogan.

Potrivit lui, GEO600 tocmai a dat peste o limitare fundamentală a spațiu-timpului - tocmai acel „granule”, ca granul unei fotografii de revistă. Și a perceput acest obstacol drept „zgomot”.

Iar Craig Hogan, urmându-l pe Bohm, repetă cu convingere: dacă rezultatele lui GEO600 corespund așteptărilor mele, atunci cu toții trăim cu adevărat într-o hologramă uriașă de proporții universale.

Citirile detectorului de până acum se potrivesc exact cu calculele sale și se pare că lumea științifică este pe punctul de a face o mare descoperire. Experții reamintesc că, cândva, zgomotele străine care i-au înfuriat pe cercetătorii de la Laboratorul Bell - un mare centru de cercetare în domeniul telecomunicațiilor, sistemelor electronice și informatice - în timpul experimentelor din 1964, au devenit deja un prevestitor al unei schimbări globale a paradigmei științifice: așa S-a descoperit radiația cosmică de fond cu microunde, ceea ce a dovedit ipoteza despre Big Bang.

Iar oamenii de știință așteaptă dovezi ale naturii holografice a Universului când dispozitivul Holometru începe să funcționeze la putere maximă. Oamenii de știință speră că va crește cantitatea de date practice și de cunoștințe ale acestei descoperiri extraordinare, care încă aparține domeniului fizicii teoretice. Detectorul este proiectat astfel: ei strălucesc un laser printr-un divizor de fascicul, de acolo două fascicule trec prin două corpuri perpendiculare, sunt reflectate, revin, se îmbină și creează un model de interferență, în care orice distorsiune raportează o schimbare a raportului de lungimile corpurilor, deoarece unda gravitațională trece prin corpuri și comprimă sau întinde spațiul inegal în directii diferite.

„Holometrul ne va permite să creștem scara spațiu-timp și să vedem dacă ipotezele despre structura fracțională a Universului, bazate exclusiv pe concluzii matematice, sunt confirmate”, sugerează profesorul Hogan.

În plus:

Teoria că lumea noastră este doar o iluzie tridimensională există de mult timp, dar până de curând nu au existat dovezi. Un dispozitiv numit Holometru, care este în prezent dezvoltat de oamenii de știință de la Centrul Fermilab pentru Cercetări Astrofizice, ar putea revoluționa înțelegerea noastră asupra structurii Universului.

Susținătorii teoriei „holografice” presupun că timpul și spațiul nu sunt continue, ci constau din puncte individuale - la fel cum o imagine digitală de pe ecranul unui computer este formată din pixeli. Astfel, prin creșterea scării, vom obține doar o „imagine” neclară.

Multă vreme aceasta a rămas doar la nivelul speculațiilor. Dar în 1982, un grup de cercetători francezi a descoperit că, în anumite condiții, microparticulele sunt capabile să comunice între ele, indiferent de distanța dintre ele.

Teoretic, acest efect a fost descoperit în 1935 de Albert Einstein și studenții săi Boris Podolsky și Nathan Rosen. Ei au prezentat o ipoteză conform căreia, dacă doi fotoni interconectați zboară separat și unul dintre ei modifică parametrii de polarizare, de exemplu, se prăbușește în ceva, atunci acesta dispare, dar informațiile despre ei sunt transferate instantaneu către alt foton și acesta devine cel care a dispărut! Și aproape o jumătate de secol mai târziu, acest lucru a fost confirmat experimental.

Englezii au devenit interesați de această descoperire a fizicienilor francezi. savantul David Bohm. I-a trecut prin minte că comportamentul ciudat al microparticulelor nu era altceva decât cheia secretului universului.

Și-a îndreptat atenția către holograme, care, în opinia sa, ar putea fi modele ideale ale Universului nostru. După cum vă amintiți, o hologramă este o fotografie tridimensională realizată cu un laser. Pentru a-l realiza, trebuie să iluminați obiectul fotografiat cu un fascicul laser și apoi să îndreptați un alt laser către el. Apoi, al doilea fascicul, care se adună cu lumina reflectată de la obiect, dă un model de interferență care poate fi înregistrat pe film.

Este interesant că fotografia finită arată la început ca o stratificare fără sens de diverse linii luminoase și întunecate una peste alta. Dar de îndată ce îl iluminați cu un alt fascicul laser, apare imediat o imagine tridimensională a obiectului original. Apoi putem spune că holograma este gata.

Cu toate acestea, tridimensionalitatea imaginii nu este singura proprietate remarcabilă inerentă unei imagini holografice. O altă caracteristică a unei astfel de fotografii este asemănarea unei părți cu întregul. Dacă o hologramă de, să zicem, un copac este tăiată în jumătate și iluminată cu un laser, fiecare jumătate va conține o imagine întreagă a aceluiași copac la exact aceeași dimensiune.

Dacă continuăm să tăiem holograma în bucăți mai mici, pe fiecare dintre ele va fi posibil să detectăm din nou o imagine a întregului obiect în ansamblu. Se pare că, spre deosebire de fotografia obișnuită, fiecare secțiune a hologramei conține informații despre întregul obiect, dar cu o scădere proporțională a clarității.

Pe baza acestei proprietăți a hologramelor, Bohm a sugerat că interacțiunea particulelor materiale nu este altceva decât o iluzie. De fapt, ele sunt încă o singură unitate. Astfel, Universul însuși este o iluzie foarte complexă. Obiectele materiale sunt combinații de frecvențe holografice.

„Principiul hologramei „totul în fiecare parte” ne permite să abordăm problema organizării și ordinii într-un mod complet nou”, spune profesorul Bohm, „aparenta interacțiune superluminală dintre particule ne spune că există un nivel mai profund de realitate Ascunse de noi, vedem că aceste particule sunt doar pentru că vedem doar o parte din realitate.”

Omul de știință și-a explicat destul de clar teoria complexă folosind exemplul filmării separate a peștilor într-un acvariu (acest exemplu este descris mai detaliat în cartea lui Michael Talbot „Universul holografic”). Așadar, imaginați-vă un acvariu în care înoată mai mulți pești din aceeași specie, dar sunt destul de asemănători între ei. Condiția principală a experimentului este aceasta: observatorul nu poate vedea acvariul direct, ci poate observa doar două ecrane de televiziune. care transmit imagini de la camerele situate una în față, cealaltă este pe partea laterală a acvariului. Deloc surprinzător, privindu-le, ajunge la concluzia că peștii de pe fiecare dintre ecrane sunt obiecte separate.

Deoarece camerele transmit imagini din unghiuri diferite, în orice moment peștii arată diferit, de exemplu, același pește pe diferite ecrane poate fi văzut simultan din lateral și din față. Dar, continuând să observe, după un timp observatorul este surprins să descopere că există o relație între cei doi pești pe ecrane diferite. Când un pește se întoarce, și celălalt își schimbă direcția, deși într-un mod ușor diferit, dar întotdeauna după primul.

Mai mult, dacă observatorul nu are o imagine completă a situației, cel mai probabil va ajunge la concluzia că peștii trebuie cumva să comunice instantaneu între ei, că aceasta nu este o coincidență. În același mod, fizicienii, necunoscând principiile „experimentului universal”, cred că particulele interacționează instantaneu unele cu altele. Cu toate acestea, dacă îi explicați observatorului cum funcționează totul „în realitate”, el va înțelege că concluziile sale anterioare se bazează pe analiza iluziilor pe care conștiința lui le-a perceput ca realitate.

„Acest experiment simplu sugerează că realitatea obiectivă nu există, chiar și în ciuda densității sale evidente, Universul în centrul său nu poate fi decât o hologramă gigantică, luxoasă”, spune profesorul Bohm.

Principiul holografic va fi în sfârșit dovedit când dispozitivul Holometru începe să funcționeze. Detectorul este proiectat după cum urmează: un fascicul laser trece printr-un splitter, cele două fascicule rezultate trec prin două corpuri perpendiculare, reflectându-se din ele, apoi se întorc înapoi și, îmbinând, creează un model de interferență, după distorsiunile căruia se poate judeca schimbare în spațiu, comprimată sau întinsă de o undă gravitațională în direcții diferite.

„Acest instrument, Holometrul, ne va permite să creștem scara spațiu-timp și să vedem dacă ipotezele despre structura fracțională a Universului sunt confirmate”, spune Craig Hogan, directorul Centrului de Cercetare Astrofizică de la Fermilab. Potrivit autorilor dezvoltării, primele date obținute cu ajutorul dispozitivului vor începe să sosească la jumătatea acestui an.

Între timp, principiile holografiei sunt deja utilizate pe scară largă într-o varietate de domenii. Astfel, oamenii de știință americani au dezvoltat tehnologia laser care face posibilă crearea de imagini virtuale pe câmpul de luptă, concepute pentru a avea un impact psihologic asupra soldaților - pentru a intimida inamicul și a ridica moralul combatanților.

Recent, fizicienii au prezentat calcule conform cărora spațiile cu o metrică plată (inclusiv universul nostru) pot fi holograme. În munca lor, autorii au folosit ideea de AdS/CFT - corespondență (Anti - de Sitter / Conformal Field Theory Correspondence) între teoria conformă a câmpului și gravitație. Folosind un exemplu special de astfel de corespondență, oamenii de știință au arătat echivalența descrierii acestor două teorii.
. Deci, ce este universul holografic și ce legătură are el cu găurile negre, dualitatea și teoria corzilor?
Această lucrare se bazează pe așa-numitul principiu olografic, care afirmă că pentru o descriere matematică a oricărei lumi, informațiile conținute pe granița ei exterioară sunt suficiente: o idee despre un obiect de dimensiune superioară în acest caz poate fi obținută din „Holograme” având o dimensiune inferioară. Principiul propus în 1993 de fizicianul olandez Gerard "t Hooft în legătură cu teoria corzilor (numită și M - teoria sau fizica matematică modernă) a fost concretizat în ideea de AdS / CFT - corespondență, care a fost subliniată în 1998 de către fizicianul și teoreticianul american de origine argentiniană Juan Maldacena.
În această corespondență, descrierea gravitației în spațiul anti-de-sitter cu cinci dimensiuni - spațiul de curbură negativă (adică cu geometria Lobachevsky) - folosind teoria superstringurilor se dovedește a fi echivalentă cu o anumită limită a patru-dimensionalului. teoria supersimetrică Yang-Mills, definită pe granița cu patru dimensiuni a cinci dimensiuni. În cazul nesupersimetric, teoria bidimensională Yang-Mills formează baza modelului standard - teoria interacțiunilor observabile ale particulelor elementare. Teoria superstringurilor, bazată pe ipoteza existenței unor obiecte ipotetice unidimensionale - șiruri - pe scale Planck, descrie cinci dimensiuni. Prefixul „Super” în acest caz înseamnă prezența simetriei în care fiecare particulă elementară are propriul său superpartener cu statistici cuantice opuse.
Echivalența descrierii înseamnă că există o legătură clară între teoriile observate - dualitate. Matematic, acest lucru se manifestă în prezența unei relații care permite calcularea parametrilor de interacțiuni ale particulelor (sau șirurilor) uneia dintre teorii, dacă cei pentru cealaltă sunt cunoscuți. Cu toate acestea, nu există altă modalitate de a face acest lucru pentru prima teorie. Ideea de dualitate și principiul holografic sunt ilustrate prin două exemple care demonstrează comoditatea unor astfel de analogii atunci când descriu fenomene la scară de la particule elementare până la univers. Probabil, o astfel de comoditate are temeiuri fundamentale și este una dintre proprietățile naturii.
Conform principiului holografic, două universuri de dimensiuni diferite pot avea o descriere echivalentă. Fizicienii au demonstrat acest lucru folosind exemplul AdS/CFT între spațiul anti-de-sitter cu cinci dimensiuni și granița sa în patru dimensiuni. Ca rezultat, s-a dovedit că spațiul cincidimensional este descris ca o hologramă cu patru dimensiuni la limita sa. În această abordare, o gaură neagră, existentă în cinci dimensiuni, se manifestă în patru dimensiuni sub formă de radiație.
Primul exemplu este dualitatea descrierii găurilor negre și limitarea quarcilor („non-escape” de quarci - particule elementare care participă la interacțiuni puternice - hadroni. Experimentele privind împrăștierea altor astfel de particule pe hadroni au arătat că acestea constau). din doi (mezoni) sau trei (barioni - cum ar fi, de exemplu, protoni și neutroni) quarci, care nu pot fi, spre deosebire de alte particule elementare, în stare liberă.
Lucrările fizicienilor din India, Austria și Japonia se bazează pe calculul entropiei Rényi pentru corespondența dintre teoria câmpului conform bidimensional (care descrie particulele elementare) și gravitația în spațiul tridimensional anti-de-sitter. Folosind exemplul întanglementării cuantice (care se manifestă atunci când proprietățile obiectelor conectate inițial între ele se dovedesc a fi corelate chiar și atunci când sunt separate de o distanță), oamenii de știință au demonstrat că entropia ia aceleași valori în gravitația cuantică plată. iar în teoria câmpului bidimensional.
Această neobservabilitate a quarcului este vizibilă în calculele computerizate, dar nu are încă o justificare teoretică. Formularea matematică a acestei probleme este cunoscută ca problema „Decalajului de masă” în teoriile gauge și este una dintre cele șapte probleme ale mileniului formulate de Institutul Clay. Până în prezent, doar una dintre problemele formulate (conjectura lui Henri Poincaré) a fost rezolvată - acest lucru a fost făcut în urmă cu mai bine de zece ani de către matematicianul rus Grigory Perelman.
Pe măsură ce se îndepărtează unul de celălalt, interacțiunea dintre quarci nu face decât să se intensifice, în timp ce pe măsură ce se apropie unul de celălalt, se slăbește. Această proprietate, numită libertate asimptotică, a fost prezisă de fizicienii americani - teoreticieni și laureații Premiului Nobel Frank Wilczek, David Gross și David Politzer. Teoria corzilor oferă o descriere spectaculoasă a acestui fenomen folosind analogia dintre particulele care nu scapă din orizontul de evenimente al unei găuri negre și limitarea quarcilor în hadroni. Cu toate acestea, o astfel de descriere duce la efecte neobservabile și, prin urmare, este folosită doar ca exemplu ilustrativ.

 

Ar putea fi util să citiți: