Japán fizikusok szerint valóságunk egy hologram

Japán fizikusok egy csoportja olyan elmélettel állt elő, mely szerint az univerzum csupán egy hatalmas hologram. Erre állításuk szerint bizonyítékokat is találtak, tanulmányukat a Nature idézi.

Az elmélet Juan Maldacena elméleti fizikushoz köthető, aki még 1997-ben állt elő merész teóriájával. Azt állította, hogy a világegyetem bármely háromdimenziós tartománya leírható a tartomány kétdimenziós határán kódolt információval.

Szerinte a világegyetemben a gravitáció elenyészően vékony, vibráló húrokból születik, és ezek a húrok leírhatók a jól ismert fizikával. A húrelmélet egy olyan egyesített elmélet, amely mind az anyagi részecskéket, mind pedig a kölcsönhatási részecskéket piciny húroknak képzeli el. A húrelméletet (és az M-elméletet) azért hozták létre, hogy az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát összhangba hozzák. A húrelmélet egyik alapvető feltételezése, hogy 3+1-nél több dimenziója van az univerzumnak.

Maldacena elmélete a hologramhoz hasonlóan írja le a világegyetemeket. Egy 3D univerzumban lévő jelenségek leírhatók a világegyetem kétdimenziós határán lévő részecskék megfigyeléséből szerzett információval. Magában a 3D világegyetemben a gravitációelmélet szabályai működnek, de a kétdimenziós határolófelületén már az elemi részecskék az egyszerű kvantumelméleti törvényeknek megfelelően viselkednek – így hozza össze a teória a két elméletet.

Maldacena ötlete valójában nem különbözik a holográfiától, ahol a háromdimenziós tárgyak olyan képeit rögzíthetjük a kétdimenziós peremen lévő hologramon, melyből azok térbeli helyzete rekonstruálható.

Maldacena elmélete lenyűgözte a fizikusokat, hiszen egyszerűbb alapokra helyezte volna a rendkívül bonyolult húrelméletet. És persze azért is, mert megoldott volna számos következetlenséget, amely a kvantumfizika és az Einsteint-féle gravitációs elmélet között áll fenn.

A sejtést ugyanakkor eddig senki nem tudta bizonyítani, mert a kétféle leírás duális, a kvantumfizika és a gravitációs elmélet nem fér össze egymással. Amikor az egyik elméletben megmagyaráztak jelenségeket, azt nem lehetett megfeleltetni a másikban. És ugyanez igaz fordítva is. Ennek ellenére Maldacena sejtését sokan tényként kezelték, hiába nem sikerült bizonyítást találni.

Hjakutake Josifumi, a japán Ibaraki Egyetem fizikusa és kollégái most azt mondják, hogy sikerült bizonyítékot találni Maldacena sejtésére. Hjakutake megpróbálta kiszámolni a fekete lyukak belső energiáját, azok helyzetét az eseményhorizonton és a lyukak sok más tulajdonságát is, olyanokat, amelyek a húrelméleten alapulnak. Egy másik tanulmányban egy olyan világegyetem belső energiáját próbálta kiszámolni, amelyben nincs gravitáció. A két számítás végül találkozott.

Maldacena szerint a számítások helyesnek tűnnek. A fizikus jelenleg a Princetonon tanít, és nem vett részt a japán kutatásban. Szerinte a módszer érdekes, hogy ellenőrizzenek állításokat a kvantumgravitációban (ebben a kvantummechanika és a gravitációelméletet próbálják egyesíteni) és a húrelméletben. A japán csapatnak nem ez az első tanulmánya a témában, évek óta végeznek hasonló szimulációkat.

Leonard Susskind, a Stanford elméleti fizikusa szerint most első alkalommal sikerült bebizonyítani azt, amiben nagyjából biztosak voltak, hogy igaz, de még senki nem állt elő bizonyítékokkal. Susskind egyébként az elsők között volt, akik elkezdtek foglalkozni a holografikus világegyetem elméletével.

Maldacena szerint a japán tudósok által szimulált világegyetemek egyike sem hasonlít a minénkhez. A fekete lyukas univerzumnak tíz dimenziója van, ezek közül nyolc egy nyolcdimenziós gömböt alkot. A gravitácómentesnek egy dimenziója van, számtalan kvantumrészecskéje egy csoport idealizált húrnak felel meg, vagy harmonikus oszcillátoroknak, amelyek össze vannak kapcsolva.

Maldacena szerint azonban az, hogy a két látszólag teljesen különböző világról kiderül, hogy valójában hasonlóak, reményt ad, hogy a világegyetemben lévő gravitáció egy nap sokkal egyszerűbben, például a kvantumelmélettel is megmagyarázható.

index