מה המשמעות של העיקרון ההולוגרפי עבור המציאות

ב-25 בספטמבר פרסם המגזין Quanta Magazine מאמר מאת עיתונאי הפיזיקה צ'ארלי ווד על העיקרון ההולוגרפי. הרעיון הוא שאת תוכן כל אזור בחלל אפשר לשחזר רק ממדידות של פני השטח שלו. המחבר מכנה אותו ההצעה העמוקה ביותר בפיזיקה התאורטית של 30 השנים האחרונות.

מה טוען העיקרון

לפי ההולוגרפיה, מדידות על פני הקופסה חושפות את כל מה שקורה בפנים, ממולקולות גז ועד חורים שחורים מתנגשים. כמות החומר שממלאת נפח הייתה שווה לכמות הצבע שנדרשת לצביעת הגבול שלו, וכך נמחק ההבדל בין מטר רבוע למטר מעוקב. התיאורטיקן ברטיק צ'ך מאוניברסיטת צינגחואה בסין משווה זאת לבדיקת CT של המוח, שמשחזרת מבנה תלת-ממדי בלי להביט פנימה.

הנימוק מתחיל מכבידה. באלקטרומגנטיות מטענים חיוביים ושליליים מקזזים זה את זה, ולכן סידורים פנימיים שונים יוצרים אותו שדה על פני השטח. למסה אין מקבילה שלילית, ולכן עיקום המרחב-זמן בגבול תמיד חושף את הסידור האמיתי שבפנים. לדברי לוראן פרידל ממכון פרימטר לפיזיקה תאורטית, בדיוק זו הסיבה שההולוגרפיה נראית סבירה.

חורים שחורים והתאמת AdS/CFT

הרמזים הראשונים הופיעו בשנות ה-70: ג'ייקוב בקנשטיין וסטיבן הוקינג חישבו את האנטרופיה של חורים שחורים וגילו שהיא גדלה עם שטח הפנים ולא עם הנפח. בשנות ה-90 הציע הפיזיקאי ליאונרד סוסקינד מאוניברסיטת סטנפורד שחור שחור הוא הולוגרמה ממש.

העמוד השני הוא התאמת AdS/CFT. מרחב אנטי-דה סיטר מתעקל כך שנפחו האינסופי נכנס בכדור זכוכית סופי; בפנים חלקיקים יוצרים כבידה, ואילו פני השטח הנוקשים נקיים מכבידה. שלושה מאמרים שפורסמו בסוף שנות ה-90 הראו ששני העולמות זהים מתמטית.

שלוש קריאות של המציאות

היקום שלנו מתרחב בתאוצה, ולכן אין לו פני שטח ברורים שאפשר להטיל עליהם הולוגרמה. ויג'אי בלוסוברהמניאן מאוניברסיטת פנסילבניה מונה שלוש אפשרויות: פני השטח הקוונטיים אמיתיים, הנפח הכבידתי אמיתי, או ששניהם אינם. בקריאה הפופולרית ביותר המרחב מתעתע כמו מים שמתגלים כמולקולות.

האפשרות השנייה הופכת את ההולוגרפיה לצירוף מקרים מתמטי, והשלישית רואה בכבידה ובמכניקת הקוונטים טיוטות של תיאוריה חדה יותר שעדיין אינה ידועה. מודלים אחרונים של מרחב דה סיטר הולוגרפי דוחסים את כל הממדים לנקודה קוונטית אחת.