• 
• 

Żyjemy w hologramie?

04-02-2009 21:08

hologram · holograficzny wszechświat · długość Plancka · szum · wykrywacz fal grawitacyjnych · czasoprzestrzeń

Naukowcy pracujący z hanowerskim wykrywaczem fal grawitacyjnych GEO 600 od wielu miesięcy zastanawiali się nad dziwnym szumem, rejestrowanym przez ich urządzenie. Teraz Craig Hogan, fizyk z Fermilab, zaproponował teorię, która może oznaczać, iż GEO 600 dokonał najważniejszego odkrycia w fizyce w ciągu ostatnich 50 lat.

Hogan, który niedawno został dyrektorem Centrum Astrofizyki Cząstek, uważa, że szum pochodzi z granicy czasoprzestrzeni, z miejsca w którym czas i przestrzeń przestają być kontinuum. Poza tym punktem czas i przestrzeń tworzą jakby liczne osobne ziarna, zamiast gładkiej wstęgi. Jeśli wyniki uzyskane przez GEO 600 są tym, co podejrzewam, to wszyscy żyjemy w wielkim kosmicznym hologramie - mówi Hogan.

Teoria hologramu dobrze tłumaczy niektóre paradoksy związane z czarnymi dziurami czy podstawowymi pojęciami dotyczącymi budowy Wszechświata. Jednak niektórzy naukowcy proponują jej rozszerzenie na całą rzeczywistość. Już w latach 90. ubiegłego wieku fizycy Leonard Susskind i noblista Gerard Hooft zasugerowali taką właśnie możliwość. Jednak jej przyjęcie oznaczałoby, że zgadzamy się z koncepcją, iż całe nasze codzienne doświadczenie to nic innego jak holograficzne odbicie fizycznego procesu zachodzącego w odległej dwuwymiarowej przestrzeni.

Skąd jednak Susskind i Hooft wzięli swój pomysł? Pochodził on od samego Stephena Hawkinga. W połowie lat 70. Hawking teoretycznie przewidział, że czarne dziury parują i z czasem zanikają. To parowanie to tzw. promieniowanie Hawkinga. Problem jednak w tym, że promieniowanie to nie zawiera żadnych informacji o czarnej dziurze, a więc gdy ona wyparuje, wszystkie dane dotyczące gwiazdy, z której czarna dziura powstała, są tracone. To z kolei było sprzeczne z szeroko przyjętym poglądem, że informacja nie może zostać zniszczona. Mówimy tutaj o paradoksie informacyjnym czarnej dziury.

Jacob Bekenstein z Uniwersytetu Hebrajskiego zaproponował następnie rozwiązanie paradoksu. Miało ono polegać na tym, że entropia czarnej dziury, która jest synonimem informacji, którą dziura zawiera, jest proporcjonalna do powierzchni jej horyzontu zdarzeń. Horyzont zdarzeń, to teoretyczny punkt, poza którym nie ma już powrotu i wszystko co go przekroczy, jest wchłaniane przez czarną dziurę.

Na podstawie teorii Hawkinga i Bekensteina, teoretycy stwierdzili, że mikroskopijne fale kwantowe na horyzoncie zdarzeń mogą kodować informacje pochodzące z czarnej dziury. Oznacza to, że informacja 3D o gwieździe, z której powstała czarna dziura może zostać zakodowana w dwuwymiarowym horyzoncie zdarzeń czarnej dziury. Susskind i Hooft rozszerzyli to na cały wszechświat. Stwierdzili bowiem, że ma on również swój horyzont zdarzeń - jest nim miejsce, do którego zdążył się rozszerzyć w ciągu swojego istnienia. Kilku naukowców zajmujących się teorią strun zgadza się z takim poglądem.

Teoria holograficzna jest bardzo pociągająca dla naukowców badających czas i przestrzeń. Teoretycy od dawna przewidują, że w najmniejszej skali dochodzi do zaburzeń czasoprzestrzeni i staje się ona "ziarnista", a nie ciągła. Jednak mowa tutaj o skali równej długości Plancka, czyli 10^-35 metra. To setki miliardów miliardów razy mniej niż wynosi wielkość protonu. Innymi słowy, jest to wielkość, której nie jesteśmy w stanie zaobserwować. Jednak teoria holograficzna to zmienia.

Hogan zdał sobie bowiem sprawę z tego, że jeśli wszechświat jest hologramem, to mamy do czynienia z czasoprzestrzenną sferą, której powierzchnia nie jest ciągła, a ziarnista. Każde z "ziaren" ma wielkość równą długości Plancka i zawiera bit informacji. Jednak, z teorii holograficznej wynika, że ilość informacji zawartej w "ziarnach" na powierzchni musi być równa ilości informacji zawartej w samej sferze. A przecież wnętrze sfery jest znacznie bardziej pojemne, niż jej powierzchnia. Ilość informacji, która zmieści się w obu częściach nie może być więc równa. Hogan ma jednak pomysł na rozwiązanie tego problemu. Uważa on, że ilość informacji może być równa jedynie wówczas, gdy "ziarna" tworzące wszechświat są znacznie większe niż długość Plancka. Zdaniem Hogana, ta najmniejsza skala, w której dochodzi do zaburzeń czasoprzestrzeni to nie 10^-35 metra, a 10^-16. "Ziarna" tworzące nasz wszechświat są zatem większe, niż sądzimy i, co najważniejsze, jest to wielkość dostępna dla współczesnych instrumentów badawczych.

Amerykański uczony wiedział, że spośród pięciu istniejących wykrywaczy fal grawitacyjnych, to właśnie GEO 600 może być na tyle czuły, by potwierdzić jego teorię. Skontaktował się więc z zespołem naukowców pracujących z GEO 600 i przedstawił im swoje przewidywania. Otrzymał stamtąd odpowiedź, że urządzenie wykrywa szum o częstotliwości 300-1500 Hz. Jego pochodzenia uczeni nie potrafią wyjaśnić. Właściwości tego szumu były dokładnie takie, jak przewidywał Hogan w swojej teorii.

Na razie jednak uczeni powstrzymują się pod formułowaniem ostatecznych ocen. Sam Hogan mówi, że może przecież istnieć inne źródło szumu, niż to zgodne z jego teorią. Wykrywacze fal grawitacyjnych są tak czułe, że istnieje wiele źródeł zakłóceń - przepływające chmury, odległy ruch drogowy, ruchy sejsmiczne itp. Na razie naukowcy nie potrafią wytłumaczyć pewnego szczególnego szumu, który pojawia się w GEO 600. Uczeni planują dalsze udoskonalanie instrumentu i kolejne eksperymenty, które, jak mają nadzieję, pozwoli wyeliminować większość tajemniczego szumu. Jeśli jednak nadal będzie się on pojawiał tam, gdzie obecnie, teoria Hogana stanie się jeszcze bardziej prawdopodobna.

Co prawda szum powstający z zaburzeń czasoprzestrzeni może ostatecznie uniemożliwić wykrycie fal grawitacyjnych, ale samo jego odkrycie będzie znacznie ważniejsze niż odkrycie fal, których szuka GEO 600.

Autor: Mariusz Błoński

Źródło: New Scientist

przeczytałem ten news 2 razy, poważnie jestem w szoku.... (a czułem że z naszą częścią wszechświata jest coś nie tak, a tu okazało się że to wszystko jest iluzją) szok...

2009-02-04 22:47

luk-san

Po lekturze tego newsa stwierdziłem, że muszę jeszcze co najmniej raz przeczytać "Krótką historię czasu" Hawkinga by w pełni zrozumieć zawarty w nim przekaz.

2009-02-04 23:24

gravisrs

Nie wiem czy Krótka Historia Czasu da ci odpowiedź na to pytanie, wertuję teraz swoją książkę i znajduje w niej tylko fragment o parowaniu czarnej dziury. Prawdopodobnie ta teoria o hologramie jest zupełnie nową teorią i chodzi o to, że wcześniejsze teorie dopuszczały istnienie takiej możliwości ale jej nie postulowały.
Z innej beczki, panowie, nobel się szykuje . Jeżeli ta teoria jest prawdą, to trzeba będzie na serio zrewidować dzisiejszą fizykę, kurcze to tak jakby dowiedzieć się, że Einstein zmartwychwstał i zmajstrował w międzyczasie Uniwersalną Teorię Kwantowej Grawitacji!!

2009-02-04 23:52

von.grzanka

von.grzanka napisał(a):
Nie wiem czy Krótka Historia Czasu da ci odpowiedź na to pytanie, wertuję teraz swoją książkę i znajduje w niej tylko fragment o parowaniu czarnej dziury. Prawdopodobnie ta teoria o hologramie jest zupełnie nową teorią i chodzi o to, że wcześniejsze teorie dopuszczały istnienie takiej możliwości ale jej nie postulowały.
Z innej beczki, panowie, nobel się szykuje . Jeżeli ta teoria jest prawdą, to trzeba będzie na serio zrewidować dzisiejszą fizykę, kurcze to tak jakby dowiedzieć się, że Einstein zmartwychwstał i zmajstrował w międzyczasie Uniwersalną Teorię Kwantowej Grawitacji!!

W Krótkiej Historii Czasu Hawking pisał, że:
- grawitacja może być złudzeniem wynikającym z zakrzywienia czasoprzestrzeni
- po krótce co to jest teoria strun
- relacji różnowymiarowych przestrzeni (2D, 3D ... 10D)
- możliwości zagnieżdżenia naszego wszechświata w jakimś metauniwersum
Więc ta książka jednak może być pomocna przy czytaniu tego tekstu
Swoją drogą, faktycznie elektryzujący news. Ale nadal mam trudności ze zrozumieniem. Czyli dwuwymiarowa "płachta" ze wszystkimi zjawiskami okala naszą sferę, czy splata się tworząc więcej wymiarów?

2009-02-05 00:55

whizzkid

e no ale wiadomością dnia jest cośtam o Windowsie7 a tak w ogóle to takie proste analogie z płachtami są raczej błędne lub przynajmniej mocno naciągane i zapewnie tą nową teorię zrozumie w pełni jedynie wąskie grono specjalistów;ale teoria wydaje mi się zacna,ciekawa i przekonywująca-ale ja jestem jedynie politologiem

2009-02-05 01:34

Antyszwed

Problem wydaje sie skomplikowany bo autor nie wytłumaczył co znaczy powierzchnia wszechświata. Nie rozumiem do końca dlaczego ziarna tworzące wszechświat mają być większe od ziaren powierzchni... być może dlatego, że mniejsze ziarenka to więcej ziarenek i oznaczają ogólnie większą ilość informacji.
Ogólnie rozumiem, że "horyzont zdarzeń" wszechświata to nie oplatająca wstęga bo wszechświat rośnie w każdym dowolnym punkcie. Można powiedzieć, że pęczniejący balon znajduje się w każdym punkcie wszechświata. Te ziarna powierzchni tworzą właśnie powierzchnię tych "balonów" a suma tych balonów daje sferę wszechświata.

2009-02-05 03:05

mankomaniak

No teeej, przecież już dawno wiadomo, że żyjemy w Matriksie. Nareszcie odkryli piksele

2009-02-05 08:44

Mucha

Jak to skwintowal moj kumpel: w takim razie Egipcjanie wyprzedzili nas o jakies pare tysiecy lat w nauce

2009-02-05 10:01

Cashern

Kiedy tego odkrycia dokonano? Chociaż w polskich stronach chyba piszecie pierwsi, na User Friendly ten motyw pojawił się już 19 stycznia:

2009-02-05 11:54

Jurgi

Aż z ciekawości sięgnąłem po Krótką Historię Czasu. Ponieważ astrofizykiem niestety nie jestem, ale na chłopski rozum jeśli obserwujemy elektromagnetyczne promieniowanie tła wszechświata, to może ten szum jest przejawem grawitacyjnego promieniowania tła, z racji tego, że właśnie do wykrywania fal grawitacyjnych GEO 600 (i inne) służy.
Odnośnie czarnych dziur, to Hawking zakładał, że nie tyle co zanikają, ale eksplodują u kresu życia w błysku gamma. Z tego co rozumiem to im większa masa tworząca czarną dziurę, tym większa powierzchnia horyzontu zdarzeń i niższa temperatura. Gdy temperatura czarnej dziury jest wyższa (czyli czarna dziura jest mała) niż otoczenia, to spadająca materia w postaci wirtualnych cząstek o ujemnej energii powoduje spadek masy i już nie absorbowanie, a parowanie, przy czym powierzchnia horyzontu zdarzeń nie może się zmniejszyć. Tym samym informacja zawarta na horyzoncie, a raczej ten horyzont informuje o entropii czarnej dziury, czyli to nie jest projekcja z horyzontu zdarzeń na zawartość czarnej dziury (i upatrywanie w tym Matriksa), a tego co jest w niej na horyzont zdarzeń, przy czym co ciekawe ilość stanów wnętrza jest de facto limitowana powierzchnią horyzontu, czyli zapewne stąd pomysł z różnicą w wielkości ziaren. Stąd też ziarna we wnętrzu czarnych dziur musiałyby być jeszcze większe niż nasza materia. A może po prostu jestem na to za głupi. ;P Intrygujące to jest. Pytanie tylko co poza tym naszym horyzontem, czyli w czym rozszerza się nasz bąbel czasoprzestrzeni?

2009-02-05 16:33

wilk

Teoria hologramu została po raz pierwszy wprowadzona przez Karla Pribrama w latach 60-tych jako model wyjaśniający przechowywanie śladów pamięciowych w ludzkim mózgu. Później została zastąpiona przez model sieci neuronowych. Niezależnie do teorii hologramu doszedł również fizyk David Bohm wyjaśniając, dlaczego cząstki znajdujące się w znacznych odległościach mogą przekazywać sobie informację.
Zarówno Pribram jak i niektórzy inni naukowcy znający tą teorię głoszą, że pozwala ona zrozumieć wiele zjawisk paranormalnych jak psychokineza, syndrom NDE, OOBE, lucid dreams, przeżycia mistyczne czy nagłe cudowne uzdrowienia za sprawą potęgi świadomości. Wydaje mi się to trochę podejrzane, bo nie widzę związku między naszą świadomością a twierdzeniem, że skoro wszystki cząstki są ze sobą powiązane na jakimś głębszym poziomie, a przeszłość, przyszłość i teraźniejszość przenikają się, to przez sam ten fakt jesteśmy w stanie oddziaływać mentalnie na rzeczywistość. Może po drodze zgubiłam jakąś ważną ideę, a może to czysta szarlataneria. Sprawdzcie sami. Niestety strona po angielsku.
http://homepages.ihug.co.nz/~sai/hologram.html#Karl%20Pribram

2009-02-05 16:52

kgo

Ale bajki ... i wszystko po to żeby wytłumaczyć 2 zasadę termodynamiki??
Ona mówi że jest matematyczna wielkość (entropia), która zawsze rośnie. Załóżmy że dla uznanego modelu fizyki można to matematycznie udowodnić. No ale uznawane teraz modele zachowują symetrię CPT - czyli jak m.in. zmienimy przeszłość z przyszłośćią to będzie praktycznie to samo - czyli z tego samego dowodu dostalibyśmy że entropia maleje - sprzeczność - nie da się tego udowodnić!
Ta zasada bierze się z tego że był wielki wybuch który stworzył świat z relatywnie niską entropią, która generalnie czterowymiarowo powinna rosnąć ... ale to nie jest fundamentalne prawo w które należy fanatycznie wierzyć i wymyślać kolejne bajki żeby je jakoś obronić...
A ciekawie w fizyce to pewnie niedługo będzie - jak w LHC zaobserwują że należy na serio traktować interpretację Feynmana-Stueckelberga...
http://groups.google.com/group/sci.physics.research/browse_thread/thread/9d10b4e5cbda1108

2009-02-05 19:11

Jarek Duda

Zgadzam się z Jarkiem. II zasada termodynamiki jest tylko statystycznie prawdziwa.
Nie wiem tylko poprzedni komentatorzy koniecznie aby cokolwiek zrozumieć chwytają 'krótką historię czasu' ;-))))
To tak jakby aby zrozumieć mechanizmy działania współczesnych leków przeciwnowotworowych chwytać za podręcznik biologii do gimnazum.
Albo aby zrozumieć na czym polegają techniki hakerskie czytać 'Komputer Świat' ;-)

2009-02-05 23:17

met

Bo bez podstaw nie zrozumiesz jak np. działają takie leki? Zresztą teoria ta opiera się m.in. na pracach Hawkinga, a przy okazji KHC jest pisana przystępnym językiem.

2009-02-05 23:37

wilk

Z detekcją fal grawitacyjnych jest taki problem o którym się nie mówi, że mogą być pochłaniane, deformowane przez próżnię. Bo przecież to nie jest pustka, tylko jednak jakieś pole. Szczególnie że współczesne modele kosmologiczne pokazują że raczej konieczna jest niezerowa stała kosmologiczna, czyli właśnie energia tej próżni. Najmniejsze oddziaływanie i energia takich fal będzie malała wykładniczo a nie kwadratowo. A taki detektor jest tak czuły że przeróżne dziwne szumy mogą pochodzić dosłownie od wszystkiego z tej naszej planety.
Wysnuwają takie kosmiczne hipotezy ... a tu tak na prawdę za bardzo nie wiemy co to jest elektron, jak to jest z tym czasem- czy żyjemy w dynamicznym 3D czy w pełnym 4D (eternalizm), dalej np. czy czasoprzestrzeń rzeczywiście jest zakrzywiona a więc pewnie gdzieś tam zanurzona czy to tylko złudzenie - jak światło 'myśli' że zmienia się geometria gdy przechodzi przez różne ośrodki ... Itd itp
Jest pełno podstawowoych pytań o których praktycznie zapomniano ... Żeby zamiast tego szukać fantastycznych sensacji...

2009-02-06 12:19

Jarek Duda

komentarze [32] »