Почему Вселенная может оказаться голограммой

Ещё в 1990-е годы аргентинский и американский физик-теоретик Хуан Малдасена предложил очень сложносочинённое понятие — AdS/CFT-соответствие, то есть голографическую связь между гравитацией в трёхмерной Вселенной и квантовой физикой на «плоскости» двумерного подхода. Даже спустя четверть века после гипотезы Малдасены такое соответствие всё ещё остаётся лишь предположением. Но очень заманчивым, потому что пытается объяснить самую загадочную силу и в нас, и вокруг нас.


Если по порядку, то многие слышали о теории струн. С начала 1970-х, после зарождения, она выросла в отдельную ветвь теоретической физики, которая изучает взаимодействия объектов не как частиц, а как бесконечно тонких одномерных объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности.

Теория струн основана на предположении о том, что все элементарные частицы и их базовые взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимных влияний невообразимо микроскопических квантовых струн в «габаритах», которые едва ли просто представить: 10 в минус 35-й степени метров.

В 1997 году Хуан Малдасена увидел взаимосвязь между теорией струн и калибровочной теорией гравитации, от англоязычных названий которых и произошло сокращение AdS/CFT.

Идея Малдасены привлекла большой интерес так называемого струнного сообщества учёных и сейчас активно изучается. Считается, что AdS/CFT-соответствие — это конкретная реализация голографического принципа, который имеет далеко идущие последствия в отношении чёрных дыр, локальности и информации в физике, а также природы гравитационного взаимодействия.

Голограмма, говоря максимально просто, отражает многомерность чего-то единого. Если вспомнить школьный курс физики (или его факультативы?), то голограмма — это кажущееся двумерным на первый взгляд изображение, которое содержит информацию обо всех трёх измерениях отображаемого объекта. Пытливые школьники, узнав о голограммах, уже с большим пониманием вертели в руках голографические наклейки, под плоскостью которых словно бы жило объёмное.

Если быть ближе к публикации на портале Phys.org[/leech], то в ней автор Пол Саттер (Paul M. Sutter) отметил: теория о природе Вселенной кажется верной, но ещё не доказано, что она действительно отражает реальность, в которой мы живём. Более того, гипотеза имеет лишь ограниченную полезность и применение в реальности.

К чему это вообще всё и почему об этом уместно сообщать на страницах научно-популярных изданий? Речь «всего лишь» идёт о том, чтобы описать гравитацию, которую веками считали просто одной из сил природы. Но постепенно выяснилось, что гравитация действительно уникальна среди остальных сил.

Гравитация — единственная и вездесущая сила, которой обладает и которую испытывает извне каждый объект в космосе. Всё, что обладает массой, всё, что обладает энергией, создаёт гравитационное воздействие вокруг себя. Точно так же всё, что обладает массой, энергией и всё, что мы называем существованием, реагирует на это гравитационное воздействие.

Ещё немецкий математик Иоганн Кеплер, который жил в XVI-XVII веках, заметил нечто особенное в движениях небесных тел и связал эти движения с нашей жизнью здесь, на Земле. Исаак Ньютон назвал эту силу сочетанием невидимых нитей, соединяющих всё мироздание. Затем Альберт Эйнштейн описывал гравитацию уже не с помощью столкновений и притяжений, а в терминах взаимосвязей пространства и времени.

Голографический принцип Хуана Малдасены, независимо от того, подходят с ли с ним к поверхности чёрной дыры и её таинственному содержимому или к взаимосвязи между теорией струн и квантовой физикой, также сообщает кое-что важное о гравитации. Но Эйнштейн уже научил нас, что гравитация — это не просто сила, а естественная реакция, которую мы, живые существа, испытываем, когда сталкиваемся с изгибами и складками пространства-времени.

В попытке объяснить голографический принцип рисуют цветной круг, символизирующий голограмму, из которой возникает как бы завязанный узлом оптический вихрь.



Гравитация — это игра пространства и времени, а мы — пожизненные посетители этого «парка аттракционов». Одно из названий общей теории относительности — геометродинамика, то есть вариабельность геометрии. Гравитация — это «повязанные» в постоянно вибрирующем «коллективе» пространство-время-материя-энергия. А именуемое людьми Вселенной — лишь вместилище для всего этого.

Пока науке не удалось сплести в единую ткань квантовую теорию гравитации. И ещё не создано описания того, что на самом деле происходит на границах чёрной дыры. Но уже известно, что физические трёхмерные объекты не совсем то, чем кажутся. На самом деле они меньше, так как даже чёрные дыры можно описать условно-известными параметрами, а не их истинной протяжённостью.

В этой цепочке умозаключений голография — жизненно важный компонент квантово-гравитационной головоломки, и AdS/CFT-соответствие — вероятный путь к истине в рамках теории струн.