Seit Jahrzehnten denken Wissenschaftler darüber nach, dass unser Universum ein gigantisches und hochkomplexes Hologramm ist (oder war), in dem alle physikalischen Gesetze nur zwei Dimensionen erfordern, aber alles um uns herum nach drei Dimensionen wirkt. Wie Sie sich vorstellen können, ist eine solche Hypothese überhaupt nicht leicht zu beweisen, aber Physiker berichten, dass sie endlich den ersten beobachtbaren Beweis gefunden haben, dass das frühe Universum idealerweise dem sogenannten holographischen Prinzip entsprechen könnte, und dies widerspricht keineswegs dem Standardmodell des Urknalls.
"Wir schlagen vor, dieses holographische Modell des Universums zu verwenden, das sich stark von dem beliebtesten Standard-Urknallmodell unterscheidet, das auf Schwerkraft und Inflation basiert", sagt einer der Studienteilnehmer Nyayesh Afshordi von der University of Waterloo in Kanada.
„Mit jedem dieser Modelle können wir verschiedene Vorhersagen treffen, die wir testen können, und auf dieser Grundlage unser theoretisches Verständnis des Universums verfeinern und ergänzen. Darüber hinaus kann dies innerhalb der nächsten fünf Jahre erfolgen."
Um es klar zu machen: Wissenschaftler sagen nicht, dass wir derzeit alle in einem Hologramm leben. Sie spekulieren nur, dass in seinem frühen Stadium - innerhalb weniger hunderttausend Jahre nach dem Urknall - alles im Universum zu einer dreidimensionalen Projektion wurde, die ursprünglich aus zweidimensionalen Grenzen erstellt wurde.
Wenn Sie mit dem theoretischen Epos "Unser Universum ist ein Hologramm" überhaupt nicht vertraut sind, dann hier ein kleiner Ausflug in die Geschichte. Die Theorie, dass unser gesamtes Universum ein Hologramm ist, stammt aus den 1990er Jahren, als der amerikanische theoretische Physiker Leonard Susskind begann, seine Vorstellung, dass die Gesetze der Physik, die wir kennen, nicht wirklich drei Dimensionen erfordern, in die Massen zu bringen.
Wie ist das Universum um uns herum dreidimensional, aber "in Wirklichkeit" wird es als zweidimensional dargestellt? Die Idee basiert auf der Tatsache, dass das Volumen seines Raums innerhalb bestimmter Grenzen oder im sogenannten Feld des Gravitationshorizonts "codiert" wird, dessen Grenzen vom Beobachtungspunkt abhängen. Bevor Sie anfangen zu lachen, denken Sie daran, dass seit 1997 über 10.000 Werke geschrieben wurden, die diese Idee unterstützen. Mit anderen Worten, sie ist nicht so verrückt, wie es auf den ersten Blick scheinen mag. Na ja, wenn auch nur ein bisschen.
Nun haben Afshordi und sein Team berichtet, dass sie im Rahmen ihrer Untersuchung der ungleichmäßigen Verteilung der Reliktstrahlung (Reststrahlung des Urknalls) starke Beweise gefunden haben, die die Erklärung der holographischen Form des Universums in seinen frühesten Entwicklungsstadien stützen.
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"Stellen Sie sich vor, dass alles, was Sie in drei Dimensionen sehen, fühlen und hören (und mit Ihrer Zeitwahrnehmung), tatsächlich aus einem zweidimensionalen flachen Feld stammt", sagte Costas Skenderis von der University of Southampton und einer der Studienteilnehmer.
„Das Prinzip ähnelt dem, was wir in herkömmlichen Hologrammen finden, bei denen ein dreidimensionales Bild in einer zweidimensionalen Ebene codiert ist. Dies ist beispielsweise charakteristisch für Hologramme auf denselben Kreditkarten. In unserem Fall sprechen wir jedoch bereits darüber, dass das gesamte Universum auf diese Weise codiert ist."
Der Grund, warum sich Physiker überhaupt für das holographische Prinzip interessieren, während das Standardmodell des Urknalls viel klarer und logischer aussieht, ist, dass es einige Lücken in letzterem gibt, aber diese Lücken sind so grundlegend, dass sie den Prozess unseres Verständnisses aller physikalischen Gesetze verlangsamen. im Allgemeinen und immer noch im Keim.
Nach dem Urknall-Szenario führten chemische Reaktionen zu einer sehr großen Erweiterung des ursprünglichen Raums, die zur Bildung unseres Universums führte. Und zu Beginn ihrer Geburt war die Expansionsrate (Inflation) kolossal. Während die meisten Physiker die Theorie der kosmischen Inflation unterstützen, konnte noch niemand den genauen Mechanismus herausfinden, der für diese dramatische Expansion des Universums mit einer Geschwindigkeit verantwortlich ist, die schneller ist als die Geschwindigkeit des Lichts und des Wachstums von der subatomaren Ebene bis zur Gegenwart. Es passierte alles fast augenblicklich.
Das Problem ist, dass keine unserer aktuellen Theorien erklären kann, wie alles zusammenarbeitet. Nehmen wir zum Beispiel die allgemeine Relativitätstheorie, die das Verhalten großer Objekte perfekt erklärt, aber gleichzeitig das Verhalten der kleinsten nicht erklären kann. Dies ist bereits die Umgebung der Quantenmechanik, die wiederum viele andere Dinge nicht erklären kann. All dies macht noch mehr traurig, wenn erklärt werden muss, wie im wahrsten Sinne des Wortes die gesamte im Universum vorhandene Masse und Energie zunächst auf einen winzigen Raum konzentriert war. Eine Hypothese versucht, beide Phänomene gleichzeitig zu kombinieren, die andere über die Quantengravitation besagt, dass Sie, wenn Sie eine räumliche Dimension fallen lassen können, die Schwerkraft in Ihren Berechnungen fallen lassen können, um die Berechnungsaufgabe zu vereinfachen.
Holographisches Prinzip
„Es ist alles ein Hologramm. In dem Sinne, dass es eine Beschreibung des Universums gibt, die besagt, dass die Wahrscheinlichkeit einer reduzierten Anzahl von Dimensionen allem entspricht, was wir nach dem Urknall sehen können “, sagt Afshordi.
Um zu testen, wie gut das holographische Prinzip des Universums mit der Erklärung von allem fertig wird, was im Moment des Urknalls geschah, erstellte das Wissenschaftlerteam nach diesem Ereignis ein Computermodell mit einer einmaligen und zwei räumlichen Dimensionen.
Als Forscher die uns bekannten Daten über das Universum in dieses Modell einspeisten, einschließlich Informationen über Beobachtungen der CMB - Wärmestrahlung, die nur wenige hunderttausend Jahre nach dem Urknall auftrat - fanden sie keinen Widerspruch. Alles passt perfekt. Einschließlich Reliktstrahlung. Das Modell hat das Verhalten von Dünnschnitten der Reliktstrahlung tatsächlich perfekt nachgebildet, konnte jedoch keine größeren „Scheiben“des Universums mit einer Breite von mehr als 10 Grad nachbilden. Dies erfordert ein komplexeres Modell.
Wissenschaftler erklären, dass sie weit davon entfernt sind zu beweisen, dass unser Universum tatsächlich einmal eine holographische Projektion war. Wir haben jetzt jedoch die Tatsache, empirische Daten zu erhalten, die auf der Grundlage von realem Wissen über das Universum gesammelt wurden. Diese Tatsache kann letztendlich der Beginn der Entdeckung einer Möglichkeit sein, die die fehlenden Teile der physikalischen Gesetze in Form einer zweidimensionalen Darstellung erklärt. Mit anderen Worten, die Arbeit von Afshordi und seinen Kollegen beweist nur, dass es ein absolut unverzeihlicher Luxus ist, die Möglichkeit eines holographischen Modells des Universums rücksichtslos aufzugeben.
Bedeutet das, dass wir alle jetzt in einem komplexen Hologramm leben? Laut Afshordi ist dies nicht ganz richtig. Ihr Modell kann beschreiben, was nur in der frühesten Epoche des Universums geschah, nicht aber in seinem gegenwärtigen Zustand. Dennoch lohnt es sich jetzt zu überlegen, wie Dinge aus dem zweidimensionalen Raum in eine dreidimensionale Dimension projiziert werden können, wenn wir natürlich über das Universum und nicht über Kreditkarten sprechen.
„Ich würde sagen, dass wir nicht in einem Hologramm leben. Aber wir sollten nicht die Möglichkeit ausschließen, dass wir daraus herauskommen könnten. Trotzdem leben Sie 2017 definitiv in drei Dimensionen “, fasste Afshordi zusammen.
NIKOLAY KHIZHNYAK
