نظریه هولوگرام(تمام نگار) بودن جهان توسط شبیه‌سازی تایید می‌شود

نظریه هولوگرام یا تمام‌نگار بودن جهان، اولین بار توسط مالداسنا در ایالات متحده بر مبنای ریاضی فرمول‌بندی شد. طبق این نظریه، جهانِ سه بعدی ما می تواند تنها تصویری از یک جهان فشرده‌تر، تخت تر، و فاقد گرانش، در یک بعد پایین تر باشد که در آن فقط قواعد فیزیک کوانتمی وجود دارد. فیزیک‌پژوهان ژاپنی، طی چندین سال کاوش، با محاسبات عددی، مثال هایی را حل کرده اند که می تواند تاییدی بر این نظریه باشد. آنچه فیزیکدان ها را خوشنود ساخته این است که نظریه مالداسنا با نظریه ریسمان که قانون گرانش را در کیهان سه بعدی توضیح می‌دهد، مطابقت می‌کند. این بدین معنی است که این دو نظریه‌ی ظاهراً متفاوت، در جهانی دوگانه، هر دو معتبر هستند و می‌توانند در محاسبات و یافتن جواب ها به کمک یکدیگر بیایند.

برداشت هنرمند: اثر مارکوس گان/شاترستاک(Marcus Gann/Shutterstock): در یک سیاه‌چاله، نظریه گرانش اینشتاین ظاهراً با فیزیک کوانتمی تضاد پیدا می‌کند. اماّ اگر جهان یک تصویر هولوگرافیکی باشد، این تضاد قابل حل است.

تیمی از فیزیک‌پیشگان واضح‌ترین شواهد را فراهم کرده‌‌اند که مدعی است جهان ما شاید تنها یک تصویرprojection)) خیلی بزرگ باشد.

در سال 1997، پژوهشگر نظری، خووان مالداسنا(Juan Maldacena)، اظهار کرد که در نظریه جسورانه ای که در آن گرانش از ریسمان‌های نوسانی بی‌نهایت نازک بوجود می‌آید، می‌تواند توسط علم فیزیک مرسوم توضیح داده شود. طبق این نظریه، دنیای بسیار پیچیده ریسمان‌ها که در نُه (9) بُعد فضا و یک بعد زمان وجود دارد، تنها یک هولوگرام است: رویدادهای واقعی در کیهانی ساده‌تر و در یک بعد کمتر و در جایی که گرانشی وجود ندارد، در حال وقوع هستند.

نظریه مالداسنا فیزیک‌پژوهان را به وجد آورد زیرا جایگاهی محکم و جدیدی برای نظریه معروف اماّ ثابت نشده‌ی ریسمان‌ها عرضه کرده بود. و از طرفی دیگر تناقض‌های ظاهری بین فیزیک کوانتمی و نظریه گرانش اینشتاین را حل کرد. این نظریه، از نظر ریاضیات، «سنگ‌نوشته روزِتا»یی را (مثل یک مترجم دو زبانه) برای فیزیک‌پژوهان به ارمغان آورد که به آن‌ها این امکان را داد که از یک زبان به زبان دیگر ترجمه کنند، و مسائلی را که در یک مدل‌ غیر قابل حل بود، با استفاده از مدل دیگر حل نمایند. (نگاه کنید به: Collaborative physics: String theory finds a bench mate). اما با وجود اینکه نظریه‌های او توسط جامعه فیزیک معتبر قلمداد شده و پذیرفته شده بودند، اثبات محکمی از آنها در دست نبود.

در دو مقاله که وبگاه آرکایوArXive Repository)) چاپ شده‌اند، یوشیفومی یاکوتاکی Yoshifumi Hyakutake و همکارانش از دانشگاه ایباراکی Ibaraki Universityدر ژاپن، گرچه اثبات نکرده، اماّ شواهدی را آورده‌اند که نشان می‌دهند فرضیه مالداسنا صحیح است.

در یکی از مقالات، یاکوتاکی انرژی داخلی یک سیاه چاله، موقعیتِ افق رویداد (مرز بین سیاه چاله و باقی جهان)، آنتروپی، و مشخصات دیگرش را، بر پایه پیش‌بینی‌های نظریه ریسمان و همچنین بر پایه تاثیرات ذرات مجازی که پیوسته بوجود می‌آیند و از بین می‌روند (نگاه کنید به Astrophysics: Fire in the Hole!) محاسبه می‌کنند. در مقاله دیگر، او و همکارانش انرژی داخلی جهانِ مربوط، با ابعاد کمتر و بدون گرانش، را محاسبه می‌کنند. این دو محاسبه‌ی کامپیوتری با یکدیگر مطابقت می‌کنند.

مالداسنا که اکنون در موسسه مطالعات عالی در پرینستون،در ایالت نیوجرسی کار می‌کند، می‌گوید «به نظر می‌رسد که این محاسبه صحیح باشد». او شخصاً در این تحقیق گروهی شرکت نکرد.

تغییر الگو

مالداسنا اضافه می‌کند، «یافته‌ها راه جالبی هستند که بسیاری از فرضیات در گرانش کوانتمی و نظریه ریسمان به مرحله آزمایش گذاشته شوند». او اشاره می‌کند،« این دو مقاله نقطه اوج سلسله مقالاتی هستند که تیم ژاپنی طی سال‌های اخیر ارائه کردند. ترتیب مقالات بسیار جالب هستند زیرا دوگانه بودن طبیعتِ جهان‌ها را، در الگوهایی که فاقد آزمایشِ تحلیلی هستند، آزمایش می‌کنند.»

لئونارد ساسکیند(Leonard Susskind) ، یک فیزیک‌پژوه نظری در دانشگاه استنفوردِ کالیفرنیا، که جزو اولین نظریه‌پردازهایی بود که به کنکاش در باره جهان‌های هولوگرافیکی پرداخت، می‌گوید «آنها، شاید برای اولّین بار،چیزی را که ما خوب می‌دانستیم و باید درست باشد اماّ هنوز در حدِّ فرضیه بود را با محاسبات عددی تایید کردند، که آن عبارت بود از این‌که: ترمودینامیک برخی از سیاه چاله‌ها می‌تواند در جهانی با ابعاد کمتر به دست آید.»

مالداسنا اشاره می‌کند که هیچ‌یک از مدل‌های جهان‌‌هایی که تیم ژاپنی کاوش کردند شبیه به جهانِ ما نیست. کیهانی که یک سیاه‌چاله دارد، دارای ده بُعد است، که هشت تای آن یک کره هشت بعدی را تشکیل می‌دهد. کیهانی که ابعاد کمتری دارد و بدون گرانش است، تنها یک بعد دارد و رفتارها و روابط ذراّت کوانتمی آن شبیه است به مجموعه ای از فنرهای ایده‌آل یا نوسانگرهای هماهنگ که به یک‌دیگر متصل هستند.

او می‌گوید که با این وجود، اثبات عددی این که این دو دنیای ظاهراً متفاوت در واقع با هم یکی هستند امید می‌دهد که ویژگی‌های گرانشی جهانِ ما می‌تواند روزی به وسیله کیهانی ساده‌تر و تنها از طریق نظریه کوانتمی توضیح داده شود.

متن خبر:

psi.ir

Ron Cowen

منبع:

Simulations back up theory that Universe is a hologram

مرجع:

Maldacena, J. M. Adv. Theor. Math. Phys. 2, 231–252 (1998

Hyakutake, Y. Preprint available at http://arxiv.org/abs/1311.7526 (2013)

Hanada, M., Hyakutake, Y., Ishiki, G. & Nishimura, J. Preprint available at http://arxiv.org/abs/1311.5607 (2013)

Collaborative physics: String theory finds a bench mate

Astrophysics: Fire in the Hole