Universum võib siiski olla hologramm, hoiatab värske uurimus

 (85)
Kujutis: TU Wien
Kujutis: TU Wien

Esmapilgul ei tohiks selles küsimuses olla vähimatki kõhklust — meie meelte jaoks on maailmakõiksus ilmselgelt ruumiline ehk kolmemõõtmeline. Üks teoreetilisse füüsikateadusse kõige viljakamalt panustanud hüpoteese on aga hakanud toda eeldust kõigutama.

Nn holograafilise printsiibi kohaselt nõuab meie universumi matemaatiline kirjeldus ühe võrra vähem dimensioone. Nii võib kõik see, mida meie tajume kolmemõõtmelise ruumina, olla vaid kujutis, mida projitseerivad tohutusuurel kosmilisel tasapinnal toimuvad kahemõõtmelised protsessid.

Seni on holograafilist printsiipi uuritud vaid eksootilistes, negatiivse kumerusega (ingl negative curvature) aegruumides. Sellised uuringud on küll huvipakkuvad teoreetilises mõttes, kuid neis rakendatud aegruumikirjeldused erinevad suurel määral meile tuttavast universumist.

Viini tehnikaülikooli TU Wien teadlaste uurimistöö tulemused annavad nüüd aga viimaks mõista, et holograafiline printsiip peab paika ka tasapinnalises aegruumis.

Krediitkaartide ja kupüüride turvaelementidelt on holograafilised kujutised tuttavad meile kõigile. Tegemist on kahemõõtmeliste piltidega, mis paistavad meile ruumilistena. Pole välistatud, et meie universumi ülesehitus on neile kujutistele põhimõtteliselt sarnane.

Seotud lood:

Juba 1997. aastal pakkus füüsik Juan Maldacena välja idee, et on
olemas kattuvus kurviliste anti-de-Sitteri ruumide
gravitatsiooniteooriate ja kvantväljateooriate vahel, milles on üks
dimensioon vähem kui teistes.

Gravitatsioonilisi nähtusi kirjeldab kolmele ruumimõõtmele rajanev
teooria, samas kui kvantosakeste käitumist arvutatakse teooria põhjal,
mis võtab arvesse vaid kaht ruumimõõdet — ning kummaski süsteemis
sooritatud arvutusi on võimalik laotada teises süsteemis sooritatuile.

Maldacena kahetisus

Teoreetilises füüsikas kujutab „anti-de Sitteri ruumi ja/või konformse väljateooria vastavuseks“ (ingl AdS/CFT correspondence, anti-de Sitter/conformal field theory correspondence), samuti „Maldacena kahetisuseks“ (ingl Maldacena duality) või „mõõturvälja/gravitatsiooni kahetisuseks“ (ingl gauge/gravity duality) nimetatav nähtus endast oletatavat suhet kaht tüüpi füüsikateooriate vahel.

Vastavusprintsiibil on küll äärmiselt oluline roll teoreetilises füüsikas, kuid seni pole sel olnud nähtavat pistmist meie tajutava universumiga. Tõenäoliselt tähendab see, et me ei ela mõnes sellistest äärmiselt kummaliste omadustega „anti-de Sitteri ruumidest“, millel on negatiivne kumerus (mis tähendab seda, et iga neis sirgjooneliselt liikuma pandud keha jõuab viimaks tagasi lähtepunkti).

TU Wien’i füüsik Daniel Grumiller on aga juba mõnda aega kahtlustanud, et vastavusprintsiip peaks siiski paika pidama ka meie tegelikus universumis.

Gravitatsiooniteooriast on nimelt puudu üks kvantmehhaanika võtmetähtis komponent — kvantpõimitus (ingl quantum entanglement). Üheks kvantsüsteeme iseloomustavaks mõõdupuuks on põimituse määr ehk nn põimituse entroopia (ingl entropy of entanglement).

Koostöös kolleegide Arjun Bagchi, Rudranil Basu ja Max Riegleriga õnnestus Daniel Grumilleril näidata, et põimituse entroopia väärtus tasapinnalise kvantgravitatsiooni universumimudelis on sama suur kui vähemõõtmelises kvantväljateoorias.