Nasz wszechświat to tylko hologram

Matematyka, na której opiera się funkcjonowanie naszego wszechświata, rządzi się niezmiennymi, stałymi w czasie i przestrzeni zasadami. Takie same obowiązywały ludzi pierwotnych, takie same pozostaną przez kolejne tysiące lat. Ta stałość niektórych przeraża. Jedna z naukowych teorii głosi, że żyjemy wewnątrz skomplikowanej symulacji i systematycznie odkrywamy fragmenty kodu, według którego owa symulacja funkcjonuje. Krótko mówiąc: niektórzy wierzą, że żyjemy w prawdziwym Matriksie. I nawet udało im się to udowodnić matematycznie.

Pomysł, że żyjemy wewnątrz symulacji, nie jest aż tak bardzo abstrakcyjny, jak by się mogło wydawać. Ludzkość przecież często stara się symulować wszechświaty, np. odtwarzając to, co dzieje się w jądrze atomu. Teoria o wszechświecie jako hologramie jest znacznie bardziej złożona i nie chodzi w niej jedynie o semantykę.

W 1997 r. Juan Maldacena, argentyński fizyk, stworzył nową interpretację zasady holograficznej, która zakłada, że wszechświat może być w rzeczywistości dwuwymiarową strukturą informacyjną wpisaną na tzw. horyzont kosmologiczny. Nie wszechświaty, a tworzące je struktury mają być prawdziwym "sednem rzeczywistości", jak nazwał to sam Maldacena.

Zwolennicy tej hipotezy postulują, że jej potwierdzenie wyjaśniałoby wiele zagadnień, których naukowcy dziś nie potrafią rozwiązać, a związanych m.in. z czarnymi dziurami czy teorią strun. Co więcej, potwierdzenie zasady holograficznej w rozumieniu kosmologicznym byłoby bardzo wygodne dla współczesnej fizyki. Hipoteza ta połączyłaby bowiem fizykę kwantową z teorią względności Einsteina. Niestety, do tej pory brakowało jakichkolwiek dowodów na jej potwierdzenie.

Aby zdobyć dowody na holograficzną naturę naszego wszechświata, Instytut Maxa Plancka zbudował GEO600, czyli spektakularny detektor fal grawitacyjnych. Ma on wykryć tajemniczy szum grawitacyjny, który według zasady holograficznej pochodzi z granic czasoprzestrzeni. Tam zarówno czas jak i przestrzeń przestają stanowić kontinuum, a w konsekwencji rozpadają się na niezależne od siebie ziarna. Właśnie to ma być jednym z głównych argumentów przemawiających za tym, że kosmos to w rzeczywistości gigantyczny hologram.

Niedawno zespół naukowców z japońskiego Uniwersytetu Ibaraki, pod kierownictwem Yoshifumi Hyakatake, dokonał kolejnego odkrycia, które uwiarygodnia zasadę holograficzną. Wyniki zostały opublikowane w grudniu 2013 r. w "Nature" i spotkały się z dużą przychylnością środowiska naukowego.

Japończycy pracują nad problemem wszechświata holograficznego od dawna i opublikowali na ten temat już wiele artykułów. Dwa najnowsze są szczególnie interesujące. 

Pierwszy opisuje językiem matematyki wewnętrzną energię czarnej dziury, pozycję jej horyzontu zdarzeń, entropię i inne właściwości wynikające z teorii strun oraz oddziaływań tzw. wirtualnych cząstek, które samoistnie pojawiają się i znikają. Mówiąc w skrócie: przedstawia to, co teoretycznie powinno dziać się w czarnej dziurze.

Drugi z artykułów opisuje hipotetyczne prawa rządzące we wszechświecie o mniejszej liczbie wymiarów, który jest pozbawiony grawitacji. Co ciekawe, obliczenia te pasują do siebie, uzupełniają się, co sugeruje, że jeden ze wszechświatów może być hologramem emitowanym przez drugi.

"Zespół Hyakutake potwierdził w sposób matematyczny coś, czego byliśmy pewni, ale wciąż traktowaliśmy jako założenie. Japończycy udowodnili, że termodynamika niektórych czarnych dziur może być efektem oddziaływania kosmosu o niższej liczbie wymiarów" - stwierdził Leonard Suskind, fizyk ze Uniwersytetu Stanforda, jeden z twórców zasady holograficznej.

Obliczenia Hyakutake dotyczą kosmosu o dziesięciu wymiarach, zbudowanych z 8-wymiarowej sfery i niższych wymiarów - jednego pozbawionego grawitacji oraz drugiego - wypełnionego wspomnianymi wcześniej cząstkami wirtualnymi. Nie oznacza to jednak, że nasz wszechświat nie może być holograficzną projekcją innego uniwersum, którego istnienie pozwoliłoby rozwiązać wszystkie tajemnice kosmologii przy użyciu praw fizyki kwantowej.