Könnte unser Universum nur ein Hologramm sein? Diese Idee war schon früher in den Köpfen der Menschen und kaum jemand kann sich darüber wundern, aber dennoch scheint sie so unglaublich, dass die Menschen sie nicht ernst nehmen. Es kann jedoch durchaus eine physikalische Eigenschaft unserer Welt sein. Und wir werden das vielleicht gleich sehen.
Mathematiker sind bereits mit dem holographischen Prinzip vertraut, das zuerst vom berühmten Physiker Gerard t'Hooft vorgeschlagen und vom ebenso berühmten Physiker Leonard Susskind entwickelt wurde. Er argumentiert, dass erstens alle Informationen, die in einem bestimmten Raumbereich enthalten sind, als Hologramm dargestellt werden können - eine Theorie, die an der Grenze dieses Bereichs "lebt". Wie ein beobachterabhängiger Gravitationshorizont. Folglich erfordert es eine Dimension weniger als es scheint. Genauer gesagt sollte die Theorie an den Grenzen höchstens einen Freiheitsgrad pro Planck-Quadrat enthalten. Da das Universum für uns dreidimensional erscheint, kann es sich tatsächlich um eine zweidimensionale Struktur handeln, die einem unglaublich großen kosmischen Horizont überlagert ist.
Bereits 1997 postulierte Juan Maldacena als erster eine Theorie des holographischen Universums und sagte, dass die Schwerkraft aus dünnen vibrierenden Saiten entsteht, die in zehn Dimensionen existieren. Seitdem haben viele Physiker in diese Richtung gearbeitet.
"Diese Arbeit hat ihren Höhepunkt im letzten Jahrzehnt erreicht und legt nahe, dass alles, was wir erleben, seltsamerweise nichts anderes als eine holographische Projektion von Prozessen ist, die auf einer entfernten Oberfläche ablaufen, die uns umgibt", schrieb der Physiker Brian Green von der Columbia University in 2011. "Sie können sich kneifen, und Ihre Empfindung wird ziemlich real sein, aber es spiegelt einen parallelen Prozess wider, der in einer anderen, fernen Realität stattfindet."
Physiker der Technischen Universität Wien haben vorgeschlagen, dass das holographische Prinzip auch in flachen Raumzeiten funktioniert und nicht nur in theoretischen Bereichen mit negativer Krümmung. Gravitationsphänomene werden in der Regel in drei räumlichen Dimensionen beschrieben, Quantenteilchen - nur in zwei. Es stellt sich heraus, dass Sie die Ergebnisse einiger Messungen anderen überlagern können - und diese erstaunliche Schlussfolgerung hat mehr als 10.000 wissenschaftliche Arbeiten in der theoretischen Physik zum Thema negativ gekrümmte Räume hervorgebracht. Bis jetzt schien alles relativ weit von unserem eigenen, flachen, positiv gekrümmten Universum entfernt zu sein.
„Wenn die Quantengravitation im flachen Raum eine holographische Beschreibung durch die Standardquantentheorie ermöglicht, müssen physikalische Größen vorhanden sein, die in beiden Theorien berechnet werden können - und die Ergebnisse müssen gleich sein“, sagt Daniel Grumiller von der Technischen Universität Wien. Dies schließt die Manifestation der Quantenverschränkung in der Gravitationstheorie ein, dh Teilchen können nicht einzeln beschrieben werden. Es stellt sich heraus, dass Sie das Ausmaß der Verschränkung in einem Quantensystem messen können. Dies wird als Verschränkungsentropie bezeichnet. Grumiller zeigt, dass es in der flachen Quantengravitation und in der zweidimensionalen Feldtheorie die gleiche Größe hat.
Der Wissenschaftler stellte fest, dass diese Entsprechung am Beispiel der Quantenverschränkung verifiziert werden kann, die sich manifestiert, wenn sich die Eigenschaften von Objekten, die ursprünglich miteinander in Beziehung standen, als korreliert herausstellen, selbst wenn sie durch einen Abstand voneinander getrennt sind: Eine Änderung der Eigenschaften eines Objekts, wenn es sich von anderen vom System entfernt, wirkt sich auf die Eigenschaften aus der Rest.
„Diese Berechnungen bestätigen unsere Annahme, dass das holographische Prinzip in flachen Räumen stattfinden kann. Dies ist ein Beweis für eine solche Entsprechung in unserem Universum, sagt Max Riegler von der Technischen Universität Wien.
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Klingt unglaublich. Ein weiterer Schritt zugunsten eines holographischen Universums ist jedoch beängstigend.
Ilya Khel
