Holografski svemir: Je li naš trodimenzionalni svemir zapravo iluzija?
Mnogi od nas su uvjereni da živimo u trodimenzionalnom svemiru, uz dodatak vremena. No, postoji skupina fizičara koja vjeruje da bi to mogla biti iluzija te da smo zapravo hologrami projicirani s udaljene dvodimenzionalne površine. Ovi koncepti, iako čine se neobičnima, istražuju nepoznate aspekte crnih rupa – čudnih objekata koji, premda smo o njima saznali mnogo, i dalje zbunjuju naše razumijevanje fizike.
Što su crne rupe?
Crne rupe nastaju kada masivne zvijezde kolabiraju i predstavljaju područja u svemiru gdje je gravitacija toliko snažna da ni svjetlost ne može pobjeći. No, kada pokušavamo razumjeti njihovo postojanje kroz prizmu termodinamike, dolazimo do složenih problema. Kada crna rupa dosegne ravnotežu, njen konačni status ovisi samo o tri parametra: njenoj masi, kutnoj momentu i električnom naboju.
Termo dinamika crnih rupa
Jean-Pierre Luminet, francuski astrofizičar, objašnjava: “U klasičnoj općoj relativnosti, crna rupa sprječava bilo koju česticu ili oblik radijacije da pobjegne iz svog kozmičkog zatvora. Kada materijalno tijelo prijeđe horizont događaja, znanje o njegovim materijalnim svojstvima se gubi. Samo nove vrijednosti mase, kutnog momenta i električnog naboja ostaju.” Iako se ovo čini jednostavno, postoje neočekivane implikacije.
Zbog svoje velike mase, crne rupe bi trebale imati temperaturu i, prema drugom zakonu termodinamike, trebale bi isijavati toplinu. Ovdje dolazimo do rada Stephena Hawkinga, koji je otkrio da crne rupe emitiraju radijaciju sada poznatu kao Hawkingova radijacija. Međutim, ovo dovodi do paradoksa: “Ako se crna rupa može ispariti, tada dio informacije koju sadrži zauvijek nestaje,” nastavlja Luminet. Ova izgubljena informacija suprotstavlja se osnovnim postulatima kvantne mehanike.
Paradoks informacije crne rupe
Paradoks informacije crne rupe izazvao je mnogo rasprava među fizičarima. Jedno od mogućih rješenja proizašlo je iz proučavanja termodinamike crnih rupa u okviru teorije struna. Gerard ’t Hooft je pokazao da su svi stupnjevi slobode unutar crne rupe definirani u odnosu na površinu njenog horizonta, a ne na njen volumen. Ovaj pristup omogućava razumijevanje entropije crne rupe.
“Iz perspektive informacije, svaki bit u obliku 0 ili 1 odgovara četiri Planckove površine, što omogućava pronalaženje Bekenstein–Hawking formule za entropiju,” dodaje Luminet. Informacije o entropiji crne rupe, koje su nekad postojale u trodimenzionalnoj strukturi objekata koji su prešli horizont, čine se izgubljenima. Međutim, prema ovoj teoriji, informacije su zabilježene na dvodimenzionalnoj površini crne rupe, poput holograma.
Što to znači za naš svemir?
Dok ovaj koncept može biti umirujući (jer crne rupe ne krše drugi zakon termodinamike), također otvara vrata ideji da se fizika trodimenzionalnog prostora može opisati na njegovoj dvodimenzionalnoj granici. Leonard Susskind, američki fizičar, kaže: “Tro-dimenzionalni svijet običnog iskustva – svemir ispunjen galaksijama, zvijezdama, planetima i ljudima – je hologram, slika stvarnosti kodirana na udaljenoj dvodimenzionalnoj površini.” Ovo je apstraktna i teško zamišljiva ideja, koja nas dovodi u još ekstremniju dimenziju.
Marika Taylor, teoretska fizičarka, objašnjava da je teško zamisliti kako se odvijaju događaji unutar atoma, a holografija nas vodi u još neobičniji svijet. Iako postoje i druge teorije koje pokušavaju objasniti naš svemir, neki fizičari ozbiljno razmatraju ovu ideju. Postavlja se pitanje može li gravitacija nastati kao emergentna sila kroz entropiju zaplitanja na granici.
Zaključak
Iako holografski model možda nije najprikladnija teorija za opisivanje našeg svemira, postoje očigledni razlozi zbog kojih neki fizičari uzimaju ovu ideju u obzir. Na primjer, radijus Hubbleovog svemira, tj. radijus našeg vidljivog svemira, trebao bi biti isti kao Schwarzschildov radijus crne rupe koju bi stvorila cijela materija unutar nje. Iako se ove vrijednosti mogu smatrati slučajnim poklapanjem, fascinacija ovim fenomenom dodatno usmjerava naše razmišljanje o prirodi svemira.
Unatoč svim ovim teorijama i spekulacijama, ne treba se previše brinuti o mogućim egzistencijalnim krizama. Bez obzira na to jesmo li trodimenzionalni objekti u konvencionalnom prostoru-vremenu ili holografske projekcije iz dvodimenzionalne granice, istraživanje ovih tema nastavlja nas inspirirati na dublje razumijevanje svemira.
