Що голографічний принцип означає для реальності

25 вересня журнал Quanta Magazine опублікував есе фізичного журналіста Чарлі Вуда про голографічний принцип. Ідея полягає в тому, що вміст будь-якої ділянки простору можна відтворити, вимірюючи лише її поверхню. Автор називає її найглибшою пропозицією теоретичної фізики за останні 30 років.

Що стверджує принцип

Згідно з голографією, вимірювання на поверхні ящика розкривають усе, що відбувається всередині: від молекул газу до зіткнень чорних дір. Кількість матерії, що заповнює об'єм, мала б дорівнювати фарбі, потрібній для покриття його межі, тож різниця між квадратними й кубічними метрами зникає. Теоретик Бартек Чех з університету Цінхуа в Китаї порівнює це з КТ-скануванням мозку, яке відновлює структуру, не заглядаючи всередину.

Міркування починається з гравітації. В електромагнетизмі позитивні та негативні заряди компенсують одне одного, тому різні внутрішні конфігурації дають однакове поле на поверхні. Маса не має негативного відповідника, тому викривлення простору-часу на межі завжди виявляє справжнє розташування вмісту. За словами Лорана Фрейделя з Інституту теоретичної фізики «Периметр», саме тому голографія видається правдоподібною.

Чорні діри та відповідність AdS/CFT

Перші підказки з'явилися в 1970-х роках: Джейкоб Бекенштейн і Стівен Гокінг обчислили ентропію чорних дір і побачили, що вона зростає разом із площею поверхні, а не з об'ємом. У 1990-х Леонард Сасскінд, фізик зі Стенфордського університету, припустив, що чорна діра є буквально голограмою.

Друга опора — відповідність AdS/CFT. Простір анти-де Сіттера викривлений так, що його нескінченний обсяг уміщається у скінченній скляній кулі; всередині частинки створюють гравітацію, а жорстка поверхня гравітації не має. Три статті, опубліковані наприкінці 1990-х, показали, що ці два світи математично тотожні.

Три прочитання реальності

Наш космос розширюється з прискоренням, тож очевидної поверхні, на яку можна спроєктувати голограму, немає. Віджай Баласубраманіан з Пенсильванського університету наводить три варіанти: реальна квантова поверхня, реальний гравітаційний об'єм або ні те, ні те. У найпопулярнішому прочитанні простір такий же ілюзорний, як вода, що розпадається на молекули.

Другий варіант робить голографію математичним збігом, третій вважає і гравітацію, і квантову механіку чернетками невідомої точнішої теорії. Нещодавні моделі голографічного простору де Сіттера стискають усі виміри в одну квантову точку.