Взрывы прогресса и хаоса часть 13

Молодая девушка на приеме у гинеколога. Врач, закончив осмотр:
— Поздравляю вас, вы беременны!
— Не может этого быть! Я же еще никогда не спала ни с одним мужчиной!
— Ну, может быть, вы хорошенько подумаете над этим и вспомните!
— Да нет же, говорю вам! Хотя, знаете, был у меня один знакомый летчик… Но он только показал мне, как заправляются в воздухе самолеты!


Наша Вселенная – это голограмма? И при чем тут черные дыры?
Одна из наиболее многообещающих попыток объяснить гравитацию – это попытка взглянуть на нее иначе, например, как на что-то вроде голограммы — трехмерного эффекта, который появляется на плоской двумерной поверхности. Идея заключается в том, что нам лишь кажется, что мы живем в трехмерной вселенной – на самом деле изменений может быть только два. Такой взгляд на мир называется голографическим принципом. Итак, представим, что некоторая удаленная двумерная поверхность содержит все данные, необходимые для полного описания нашего мира, и, как и в голограмме, эти данные проецируются в трех измерениях. Подобно персонажам на экране телевизора, мы живем на плоской поверхности, которая выглядит так, будто у нее есть глубина.
Как понять Вселенную
Безусловно, голографическая Вселенная кажется абсурдом. Но когда физики, исходя из расчетов, предполагают нечто подобное, это означает, что всевозможные фундаментальные физические проблемы — например природа черных дыр и согласование гравитации и квантовой механики — становятся проще. Если совсем просто, то законы физики имеют больше смысла, когда описаны в двух измерениях, а не в трех.
Однако существуют важные различия. Во-первых, не существует прямых доказательств того, что наша Вселенная является двумерной голограммой. Во-вторых, подобные вычисления – не то же самое, что математическое доказательство.

Голограмма – это изображение системы, полученное при помощи меньшего количества измерений, способное вместить в себя всю информацию из оригинальной системы.
Скорее, это интригующие предположения. Сомнения вызывает также тот факт, что проверить эту теорию экспериментальным путем невозможно. И все же, сама идея того, что наша Вселенная – голограмма, возникла из пары парадоксов, которые касаются странной физики черных дыр.
Хранят ли черные дыры информацию?
В 1974 году знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг обнаружил, что черные дыры испускают небольшое количество излучения с течением времени. Когда эта энергия уйдет с горизонта событий — внешнего края черной дыры — черная дыра должна полностью исчезнуть. Эта идея породила так называемую проблему потери информации в черной дыре.
Долгое время считалось, что физическая информация не может быть уничтожена: все частицы сохраняют свою первоначальную форму, а если они изменяются, то влияют на другие частицы. Таким образом в конце жизненного цикла черной дыры можно определить исходное состояние набора частиц.

Кто знает, быть может наш мир и вся Вселенная – это голограмма
Но тут возникает проблема: если черная дыра исчезает, то вся информация, присутствующая в любом поглощенном объекте, по-видимому, исчезает тоже.
В конце ХХ века исследователи предположили, что когда объект оказывается внутри черной дыры, то оставляет после себя своего рода 2D-отпечаток, информация о котором закодирована на горизонте событий. Позже, когда излучение покидает черную дыру, оно улавливает отпечаток этих данных.
Таким образом информация на самом деле не исчезает бесследно. Проведенные расчеты показали, что хранить информацию можно только на двумерной поверхности черной дыры. И с помощью этой информации можно полностью описать любые, казалось бы, трехмерные объекты внутри нее.

Вся информация, содержащаяся в некой области пространства, может быть представлена как «голограмма»
Напомним, что черные дыры ведут себя в соответствии с Общей теорией относительности Эйнштейна. Но крошечные частицы за пределами черных дыр играют по правилам Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает Вселенную в абсолютных мельчайших масштабах.
От черных дыр до всей Вселенной
Взгляд на всю Вселенную как на двумерный объект, который лишь кажется трехмерным, может помочь решить некоторые более серьезные проблемы в теоретической физике. Дело в том, что математика работает вне зависимости от того, идет ли речь о черной дыре, планете или целой Вселенной.
Более того, рассматривая вселенную в двух измерениях, исследователи смогли создать теорию струн — широкую структуру, в которой основными строительными блоками Вселенной являются одномерные струны, а не частицы – четко согласованной с хорошо установленными законами физики элементарных частиц. Можно даже сказать, что голографический принцип объединил теорию гравитации с теориями физики частиц.
И да, все это все сильно отличается от утверждения о том, что наша Вселенная — а не эта странная гипотетическая — является голограммой.

Математически, Вселенная требует только двух измерений. Все остальное – лишь иллюзия
Но несмотря на отсутствие доказательств, голографический принцип предсказывает, что существует предел того, сколько информации может содержать пространство-время, потому что наше кажущееся трехмерным пространство-время кодируется ограниченным количеством 2D-информации.
Голографическая двойственность также предполагает, что трехмерная вселенная, подобно пространству внутри черных дыр, математически связана с двумерной вселенной. И если математика действительно является языком Вселенной, то когда-нибудь ученые найдут ответы на многочисленные вопросы о том, является ли наш мир симуляцией, частью бесконечной Мультивселенной или чем-то совершенно иным, о чем никто на нашей голубой планете пока не знает.
Учёные на стороне фантастов: популярные теории о параллельных мирах
Истории о параллельных измерениях часто встречаются у фантастов. Но, как ни странно, на эту тему говорят и учёные. Есть несколько научных теорий, которые описывают возможность существования во Вселенной различных измерений. Однако выглядит это, конечно, совсем не так увлекательно, как в художественных произведениях.
Неуловимые частицы
Так называемая копенгагенская интерпретация принадлежит физикам Нильсу Бору и Вернеру Гейзенбергу. Концепция, которую они вдвоём разработали в 20-х годах прошлого столетия, утверждает, что частицы материи не существуют, пока их не начнут наблюдать или измерять.
Чтобы было понятнее, в качестве примера приведём известный условный эксперимент с кошкой Шрёдингера, который в реальности выглядел бы, несомненно, как жестокое обращение с животным. Суть его в том, что живую кошку помещают в закрытый сейф, где, кроме неё, находится ещё и счётчик Гейгера с крупицей радиоактивного материала. Если материал начнёт распадаться, счётчик запустит реле, которое, в свою очередь, разобьёт колбу с синильной кислотой, и это убьёт кошку. Но пока сейф заперт, мы не знаем, что происходит внутри. Кошка может быть как жива, так и мертва. И только когда мы откроем ящик, то будет видно, в каком она состоянии.
То есть объект может находиться одновременно в разных позициях. В одном измерении вы живы, а в другом уже умерли…
Волновые колебания
Ещё одну любопытную теорию предложил в 1957 году аспирант Принстонского университета Хью Эверетт. Его научным руководителем был физик Джон Уилер, рассматривавший Вселенную как совокупность квантовых флуктуаций.
Тема диссертации Эверетта звучала так: "Теория универсальной волновой функции". Если опять же говорить доступным языком, то квантовые колебания приводят к определённым событиям, но при этом каждое из них может привести только к одному результату. Поэтому существует бесконечное число миров, в которых вследствие волновых флуктуаций реализуются те или иные варианты.
Хокинг и инфляция
Знаменитый британский астрофизик Стивен Хокинг скончался 14 марта 2018 года. Всего за 10 дней до смерти была опубликована его статья "Плавный выход из вечной инфляции?", написанная совместно с бельгийским профессором теоретической физики Томасом Хертогом. Авторы работы предположили, что создание новых миров могло быть результатом инфляции — быстрого расширения ткани пространства-времени после Большого взрыва за счёт энергии, которой было наполнено это самое пространство ещё до взрыва. Но при этом процесс инфляции в некоторых областях завершился, и потому многие миры никогда не смогут соприкоснуться друг с другом.
Сегодня никто не может не подтвердить, ни опровергнуть факта существования иных измерений. Так как если что-то происходит, то мы наблюдаем это уже в нашем собственном мире. Но чем больше теорий, тем больше возникает интригующих поводов для размышлений