Ştiinţă : Lumea este o hologramă ?

Găurile negre

Găurile negre sunt printre obiectele cele mai opace din Univers, dar şi cele mai atractive, şi le putem detecta datorită imensei lor puteri de atracţie. Cele trei gigantice găuri negre sunt cei mai monstruoşi capcauni ai zoologiei cosmice, dar ele nu sunt arme de distrugere în masă. Jeturile de materie pe care le aruncă au contribuit la aprinderea primelor stele si la formarea primelor galaxii.

 

Stephen Hawking a făcut senzație în urmă cu 40 de ani, anunţând că găurile negre nu au energie pentru totdeauna, şi cu timpul s-ar putea evapora, aceasta fiind o consecință a legilor mecanicii cuantice. Acum, el tulbură din nou apele, sugerând că de fapt, nu poate că nici nu exista găuri negre. Acesta ar oferi o soluţie pentru o enigmă descoperită în urmă cu aproximativ doi ani de Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski și James Sully (AMPS) reflectând la celebrul paradox al informației cu găurile negre. Aceasta este o nouă întorsătură în această veritabilă saga a problemei corpurilor negre, legând strâns mecanica cuantică, relativitatea generală și termodinamica.

 

Reprezentarea artistică a conjecturii Maldacena, numită  corespondenţa AdS-CFT. Ea conectează teoria corzilor într-un spaţiu-timp anti-de Sitter cu cinci dimensiuni ( plus alte cinci dimensiuni spațiale suplimentare, de exemplu sub forma unei sfere), având o frontieră spațială plată. O gaură neagră în acest spațiu – timp anti – de Sitter (sfera roşie în centrul diagramei) este în corespondență cu un fel de gaz existent într-un spaţiu-timp plat. Ceea ce se întâmplă într-un spațiu – timp curb în cinci dimensiuni descris de teoria corzilor ar fi echivalent cu ceea ce se întâmplă într-un  spațiu-timp plat în patru dimensiuni care conţin câmpuri de Yang – Mills similare cu cele ale cromodinamicii cuantice. Aceasta este deea unei holograme cu dimensiuni cu un obiect fizic de dimensiuni d, care poate de fapt fi descrisă ca un obiect de d – 1 dimensiuni . © Stan Brodsky

Lumea ca o hologramă

Studiul teoretic al evaporarării găurilor negre a sugerat în urmă cu 20 de ani că spațiul şi conținutul său de materie ar putea fi descrise printr-o hologramă. O echipă de fizicieni japonezi a arătat că, datorită calculatoarelor, s-ar putea merge un pic mai departe în descrierea cuantică a găurilor negre, iar rezultatele obţinute confirmă pentru moment că universul ar putea fi văzut ca o hologramă, şi că lumea noastră ar putea fi doar o iluzie.

Vorbim despre principiul holografic și paradoxul informațiilor care rezultă din teoria cuantică a evaporării găurilor negre. Într-o încercare de a pune în lumină în această problemă, cercetătorii japonezi au supus principiul holografic la teste teoretice pe calculator, prin teoria corzilor şi multiplele ei formulări. Succesul acestor teste pare să sugereze că lumea în care trăim este la fel de iluzorie ca o imagine holografică, și că ea are de fapt cel puțin o dimensiune spațială în minus.

Nu ştim cu siguranţă dacă teoria corzilor este teoria cuantică corectă unificată de interacţiuni şi materie, dar în acest caz, diferitele formulări care incorporează principiul holografic, fie teoria BFSS, ori corespondenţa AdS-CFT, şi care ar trebui să fie echivalente teoriei corzilor, nu au fost testate decât în situaţii care nu corespund lumii noastre. Ecuațiile care rezultă din aceste formulări conțin lumi posibile care să împărtășească puncte comune cu universul nostru, dar care nu sunt identice. Soluțiile studiate au fost folosite pentru a testa principiile teoriei corzilor în cazuri limită și pentru a arăta coerența teoriei, dar nu pentru lumea în care trăim.

 

Bolta cerească, aşa cum ar fi văzută de un observator situat în apropierea unei ipotetice găuri negre în faţa centrului galaxiei noastre. Din cauza deformării luminii care trece aproape de gaura neagră, imaginea Călii Lactee nu mai este dreaptă. Mai mult, principalele constelații sunt foarte deformate. Putem recunoaște totuşi Săgetătorul şi Scorpionul în partea stângă sus, și Alfa și Beta Centauri la dreapta jos. O imagine secundară a întregului cer este înfășurată într-un cerc la imediata apropiere a siluetei găurii negre. Remarcabil, fizica găurilor negre asigură o punte de legătură între teoria cuantică a gravitației și holografie. © Alain Riazuelo, IAP