ماذا يعني المبدأ الهولوغرافي بالنسبة للواقع

نشرت مجلة Quanta Magazine في 25 سبتمبر مقالاً للصحفي العلمي تشارلي وود عن المبدأ الهولوغرافي. تقول الفكرة إنه يمكن إعادة بناء محتوى أي منطقة من الفضاء بالاعتماد على قياس سطحها وحده. ويصفه الكاتب بأنه أعمق اقتراح في الفيزياء النظرية خلال الثلاثين سنة الماضية.

ماذا يقول المبدأ

وفقاً للهولوغرافيا، تكشف القياسات على سطح الصندوق كل ما يجري في داخله، من جزيئات الغاز إلى الثقوب السوداء المتصادمة. وستكون كمية المادة التي تملأ الحجم مساوية لكمية الطلاء اللازمة لتغطية حدوده، وهو ما يمحو الفرق بين المتر المربع والمتر المكعب. ويقارن المنظّر بارتيك تشيك من جامعة تسينغهوا في الصين هذه الفكرة بتصوير الدماغ المقطعي، الذي يعيد بناء البنية الثلاثية الأبعاد من دون النظر إلى الداخل.

يبدأ الاستدلال من الجاذبية. في الكهرومغناطيسية تلغي الشحنات الموجبة والسالبة بعضها بعضاً، لذلك قد تنتج ترتيبات داخلية مختلفة الحقل نفسه على السطح. أما الكتلة فليس لها نظير سالب، ولذلك يكشف انحناء الزمكان عند الحدود دائماً الترتيب الحقيقي في الداخل. ويقول لوران فرايدل من معهد بيريميتر للفيزياء النظرية في كندا إن هذا هو ما يجعل الهولوغرافيا معقولة.

الثقوب السوداء وتطابق AdS/CFT

ظهرت الأدلة الأولى في السبعينيات، حين حسب جاكوب بيكنشتاين وستيفن هوكينغ إنتروبيا الثقوب السوداء فوجدا أنها تنمو مع مساحة السطح لا مع الحجم. وفي التسعينيات اقترح الفيزيائي ليونارد ساسكند من جامعة ستانفورد أن الثقب الأسود هولوغرام حرفياً.

الركيزة الثانية هي تطابق AdS/CFT. ففضاء دي سيتر المضاد منحنٍ بحيث يتسع حجمه اللانهائي داخل كرة ثلجية محدودة؛ وفي داخله تنتج الجسيمات جاذبية، أما سطحه الصلب فلا جاذبية فيه. وقد أظهرت ثلاث أوراق نشرت في أواخر التسعينيات أن هذين العالمين متطابقان رياضياً.

ثلاث قراءات للواقع

يتمدد كوننا بتسارع ولا يملك سطحاً واضحاً لإسقاط الهولوغرام عليه. ويعرض فيجاي بالاسوبرامانيان من جامعة بنسلفانيا ثلاثة خيارات: أن يكون السطح الكمي حقيقياً، أو الحجم الجاذبي حقيقياً، أو لا هذا ولا ذاك. وفي القراءة الأكثر شيوعاً يكون الفضاء خادعاً كالماء الذي يتحلل إلى جزيئات عند التدقيق.

ويجعل الخيار الثاني الهولوغرافيا مصادفة رياضية، أما الثالث فيعتبر الجاذبية وميكانيكا الكم مسودتين لنظرية أدق لم تُعرف بعد. وتضغط النماذج الحديثة كل الأبعاد في نقطة كمومية واحدة.