Вселенная может быть голограммой

У большинства людей не вызывает сомнения, что мы живем в трехмерном пространстве. Тем не менее, одна из самых перспективных гипотез теоретической физики гласит, что наша Вселенная — это лишь проекция двух одномерных процессов  на огромном космическом горизонте. До сих пор эту гипотезу не удавалось применить к нашей Вселенной, но группа физиков из Венского технологического университета доказала, что это возможно.

Отныне нельзя быть уверенным в том, что наша Вселенная не голографическая проекция одномерных пространств

Голографическую Вселенную легко себе представить, если сравнить, например, с голограммой на банковской карте: двухмерный рисунок кажется нам объемным, то есть трехмерным. Он состоит из двух одномерных слоев, которые создают иллюзию трехмерного объекта. Наша Вселенная может быть устроена точно так же. Эту идею высказал в 1997 г. физик Хуан Малдасена (Juan Maldacena), который объединил гравитационную физику пространства-времени с квантовой теорией поля.

Суть  идеи Малдасены в том, что гравитационные явления и поведение квантовых частиц в трехмерном пространстве можно описать с помощью всего двух пространственных измерений. Проще говоря, теория допускает возможность  того, что две плоскости могут выглядеть трехмерным пространством.

Несмотря на то, что идея Малдасены породила более 10 тыс. научных работ на тему голографической Вселенной, она до сих оставалась чисто теоретическим направлением физики. Дело в том, что голографический принцип можно было применить лишь к особому отрицательно искривленному пространству: так называемому анти-де Ситтеровскому пространству.

Это пространство совсем не похоже на нашу Вселенную и имеет весьма своеобразные свойства. Прежде всего, оно отрицательно изогнуто, и любой предмет, брошенный в сторону, в конечном счете вернется к бросавшему. Очевидно, что наша Вселенная отличается от анти-де Ситтеровской, в частности, на астрономических расстояниях она имеет положительную кривизну.

Австрийские ученые вместе с исследователями из Университета Эдинбурга, Гарварда, IISER, Массачусетского технологического института и Университете Киото в течение трех лет пытались  применить принципы голографической Вселенной к нашему пространству. Для этого необходимо создать математически выверенные теории гравитации, которые не требуют использования экзотического анти-де Ситтеровского пространства. В итоге такую теорию удалось создать, о чем свидетельствует статья, опубликованная в издании  Physical Review Letters. Таким образом, впервые теория подтверждает применимость теории голографической Вселенной к нашему пространству.

Вкратце суть расчетов ученых в следующем: если квантовая гравитация в плоском пространстве позволяет "голографические" расчеты по стандартной квантовой теории, то должны быть физические явления, которые можно рассчитать в обеих теориях. Одно из таких явлений — это квантовая запутанность, которая должна проявиться в теории гравитации.

Когда квантовые частицы запутаны, они не могут быть описаны по отдельности, а образуют единый квантовый объект, даже если они находятся далеко друг от друга. Существует мера для количества запутанности в квантовой системе, называемая "энтропия запутывания". Ученым впервые удалось доказать, что эта энтропия запутывания принимает одинаковые значения в квантовой гравитации плоского пространства и малых размерностях квантовой теории поля.

Расчеты подтверждают предположение о том, что голографический принцип может быть реализован в плоских пространствах. Другими словами, наша Вселенная может быть голограммой, хотя это не обязательно так — ученые лишь обнаружили, что это не противоречит законам физики.