Notre univers pourrait-il devenir un hologramme?
Les hologrammes sont l'un des objets "plats" les plus intéressants que les humains puissent créer. En codant un ensemble d'informations tridimensionnelles complètes sur une surface bidimensionnelle, l'hologramme changera son apparence en conséquence à mesure que l'angle de vision change. De nombreuses extensions de notre compréhension actuelle de l'univers indiquent que l'espace tridimensionnel ne peut être que les trois dimensions que nous pouvons percevoir; les dimensions peuvent en fait être plus que cela. De plus, il y a une possibilité tentante: d'un certain point de vue, nous pouvons en fait être une projection holographique d'un univers de dimension supérieure. À cet égard, le lecteur Jim Bray a voulu en savoir plus, il a demandé:
Graphique: projection holographique Source: Flickr
Il semble y avoir de nombreuses explications à l'univers holographique. Donc, en supposant que la vue holographique est correcte, quelle est la relation entre la surface bidimensionnelle et la représentation tridimensionnelle? Les hologrammes courants sont-ils utiles lors de l'examen de ce problème?
Nous avons tous vu des hologrammes, mais la plupart des gens ne savent pas comment les hologrammes sont réellement fabriqués. Les principes scientifiques qui les sous-tendent sont tout simplement fascinants.
Graphique: Lab crée un hologramme Source: Wiki
Le principe de la photo est très simple: prendre la lumière émise ou réfléchie par l'objet, la focaliser à travers l'objectif, et l'enregistrer sur une surface plane. Ce n'est pas seulement le principe de fonctionnement de la photographie, mais aussi le principe scientifique de l'il humain qui regarde les choses à tout moment: la lentille du globe oculaire concentre la lumière, tandis que les bâtonnets et les cônes de la rétine enregistrent la lumière et l'envoient au cerveau, qui la transforme en image.
Cependant, en utilisant des émulsions spéciales et une lumière cohérente (comme les lasers), vous pouvez créer une carte de l'ensemble du champ lumineux de quelque chose, qui est un hologramme. Les changements de paramètres tels que la densité, la texture et l'opacité peuvent être fidèlement enregistrés. Lorsque la carte bidimensionnelle de l'avion brille correctement, elle peut afficher un ensemble complet d'informations tridimensionnelles, qui peuvent être collectées de votre point de vue. Mais ce qui est étonnant, c'est que quel que soit l'angle sous lequel vous regardez, le processus ci-dessus se produira. Si vous l'imprimez sur un film métallique, vous avez un hologramme ordinaire traditionnel.
Maintenant, l'univers que nous percevons a trois dimensions spatiales que nous pouvons toucher. Mais que faire s'il y a plus de dimensions? Tout comme les hologrammes ordinaires sont des surfaces bidimensionnelles qui codent toutes les informations sur l'univers tridimensionnel, est-il possible pour notre univers tridimensionnel de coder une réalité quadridimensionnelle ou de dimension supérieure, et nous sommes intégrés dans cette réalité de dimension supérieure? La réponse est oui, et il existe des possibilités intéressantes, mais il est important que ces possibilités aient également des limites.
L'idée que notre univers pourrait être un hologramme vient de la théorie des cordes. La théorie des cordes provient de l'hypothèse du modèle de cordes, utilisée pour expliquer les interactions fortes, car l'intérieur des protons, des neutrons et d'autres baryons (et mésons) est connu pour avoir une structure composite. Cependant, cela donne beaucoup de prédictions ridicules, qui ne sont pas cohérentes avec l'expérience, y compris la prédiction de la présence de particules de spin-2. Mais les gens se rendent compte que si l'échelle d'énergie augmente vers l'échelle de Planck, le cadre de cordes peut utiliser la gravité pour unifier les forces de base connues, de sorte que la théorie des cordes est née. Une caractéristique (ou défaut, selon la façon dont vous le voyez) du "Saint Graal" de la physique est qu'elle nécessite beaucoup de dimensions supplémentaires. Par conséquent, la question importante devient: comment dériver un univers tridimensionnel d'une théorie qui fournit de multiples dimensions? Il existe de nombreuses possibilités pour la théorie des cordes, alors laquelle est correcte?
Graphique: La structure composite à l'intérieur de la particule Source: Flickr
D'un autre point de vue, le fait est peut-être que de nombreux modèles et scénarios de théorie des cordes différents sont en réalité des côtés différents de la même théorie de base. En mathématiques, deux systèmes mutuellement équivalents sont appelés "doubles", et une découverte surprenante liée aux hologrammes est que parfois les deux systèmes doubles ont des dimensions différentes. La raison pour laquelle les physiciens sont très excités à ce sujet est qu'en 1997, le physicien Juan Mardassena a proposé la correspondance AdS / CFT, affirmant que notre univers tridimensionnel (plus le temps), dont la théorie quantique des champs décrit des particules élémentaires Et son interaction, et cet univers est un double espace-temps de dimension supérieure (espace anti-De Sitter), qui joue un rôle dans la théorie quantique de la gravité.
Graphique: Espace Anti-De Sitter Source: Wiki
Jusqu'à présent, la seule dualité que nous avons trouvée relie les caractéristiques de l'espace à haute dimension à ses limites à basse dimension: moins une dimension. Il n'est pas clair si nous pouvons passer, par exemple, de la théorie des cordes à dix dimensions à un univers à trois dimensions comme le nôtre et les rendre duales les unes aux autres. Les hologrammes bidimensionnels que nous créons ne peuvent coder que des informations en trois dimensions; nous ne pouvons pas utiliser des hologrammes en quatre dimensions pour coder des informations en quatre dimensions, ni coder l'univers en trois dimensions en une seule dimension.
Graphique: Dual System Source: YouTube
Une autre raison pour laquelle deux dimensions différentes de l'espace sont intéressantes pour le double espace est qu'il y a moins d'informations sur la limite de faible dimension de la surface que dans tout le volume d'espace enfermé par la surface. Par conséquent, si vous pouvez mesurer ce qui se passe à la surface, il y a plus d'une structure pour ce qui se passe dans le volume d'espace. La composition de ce qui se passe dans un grand espace dimensionnel peut ne pas être indépendante, mais est liée à ce qui se passe dans d'autres endroits. Cela peut sembler un peu «irréel», mais si vous considérez l'intrication quantique et la mesure des propriétés d'un individu dans le système d'intrication, vous pouvez instantanément vous fournir des informations sur un autre individu, ce qui peut avoir un sens. L'hologramme peut être lié à l'émerveillement de la nature.
La dualité est un fait mathématique et une possibilité physique intéressante. Cela mènera-t-il finalement à de profondes perspectives, afin que nous puissions mieux comprendre notre propre univers? Peut être. Mais jusqu'à présent, nous ne savons pas à quelle distance il est de son application et s'il relie la théorie des champs de jauge et la gravité quantique comme nous l'espérions. C'est notre espoir ultime. Si l'univers est vraiment un hologramme, c'est le sens ultime!
Références
1. Encyclopédie Wikipedia
2. Noms astronomiques
3. Ethan Siegel- forbes- Yi Chen
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