آیا کیهان یک هولوگرام غول پیکر است؟

بیگ بنگ: دانشمندان به مدت دهه ها این ایده را در سر می پروراندند که جهان ما هولوگرامى بزرگ است یا زمانی این چنین بود؛ یعنی قوانین فیزیک تنها به دو بعد نیاز دارند، اما ما انسان ها همه چیز را بصورت سه بعدی درک می کنیم.

به گزارش انجمن خرد به نقل از بیگ بنگ، همانطور که خودتان تجسم می کنید، اثبات این فرضیه کار آسانی نیست؛ اما به اعتقاد فیزیکدانان، آنان اکنون به یک سری قرائن مشاهده ای از جهان اولیه دست پیدا کرده‌اند که مطابقت خوبی با اصل هولوگرام و مدل استاندارد بیگ بنگ دارد. نیایش افشردى فیزیکدان ایرانی و از محققان تیم از دانشگاه واترلو در اونتاریوى کانادا گفت: ما استفاده از این جهان هولوگرافیک را پیشنهاد می کنیم که در مقایسه با مدل متداول مبتنی بر گرانش و تورم، مدل کاملاً متفاوتی از بیگ بنگ به شمار می رود. هر کدام از این مدل ها به پیش بینی های متمایزی می پردازند. ما می توانیم در راستای تصحیح داده ها و بهبود درک نظری مان در طی پنج سال آینده این مدل ها را مورد آزمایش قرار دهیم.

نکته مشخص این است که دانشمندان با قطعیت ادعا نمی کنند که ما هم اکنون در یک هولوگرام زندگی می کنیم. آنان اظهار کرده‌اند که در مراحل نخست پیدایش جهان یعنی چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ، همه چیز از یک مرز دو بعدی به سه بعدی افکنده می شد. اگر با حکایت ‘هولوگرام بودن جهان ما’ آشنایی دارید، میدانید که فیزیکدانى به نام لئونارد ساسکیند در دهه ۱۹۹۰ میلادی این ایده را در سطح عمومی گسترش داد که قوانین فیزیک بر خلاف درک ما از آنها به لحاظ فنی مستلزم سه بُعد نیستند. پس چطور ممکن است جهان سه بعدی بنظر برسد، اما در واقعیت فقط دارای دو بعد باشد؟

ایده اصلی می گوید که حجم فضا در یک مرز یا یک افق گرانشى وابسته به ناظر رمزگذاری شده است؛ یعنی به یک بعد کمتر از آنچه بنظر میرسد، احتیاج است. پس به مانند هولوگرام سه بعدی حاصل از نمایشگر دو بعدی، فرضیه ادعا میکند که سه بُعد جهان ما از یک مرز دو بعدی نقش افکن شده اند (نمایش داده شده اند). از سال ۱۹۹۷ بیش از ده هزار مقاله در پشتیبانی از این ایده منتشر شده است؛ پس ایده فوق آنقدرها هم نابخردانه بنظر نمی رسد.

اکنون بر اساس گزارش افشردی و همکارانش، آنان پس از بررسی ناهنجاری ها در نقشه تابش پس زمینه ریزموج کیهانی به شواهد قوی و مستدلی برای پشتیبانی از توضیح هولوگرافیک جهان اولیه دست یافته اند. کاستس اسکندریس، یکی از محققان تیم در دانشگاه ساوتهمپتون انگلیس گفت: تصور کنید هر چیزی را که در سه بعد می بینید، احساس می کنید و می شنوید از میدان دو بعدی مسطحى نشأت می گیرد. این ایده به ایده هولوگرام های معمولی شباهت دارد؛ طوری که تصویر سه بعدی در یک سطح دو بعدی رمزگذاری شده است، مثل هولوگرام روی کارت اعتباری. با این حال، کل جهان این بار رمزگذاری شده است.

دلیل این که فیزیکدانان در وهله اول از اصل هولوگرام استقبال کردند این است که گرچه مدل استاندارد بیگ بنگ بسیار عاقلانه و درخور بنظر می رسد، اما چند شکاف اساسی هم در آن به چشم می خورد و درک کلی ما را از قوانین فیزیک در تنگنا قرار می دهند. بر طبق سناریوی بیگ بنگ، واکنش های شیمیایی منجر به بروز انبساط گسترده ای شدند که طی آن، زمینه برای شکل گیری جهان ما فراهم شد. جهان ما در همان مراحل نخست با سرعت سرسام آوری متورم و منبسط گردید. گرچه اکثر فیزیکدانان واقعیت تورم کیهانی را می پذیرند، اما هیچ کس قادر به یافتن ساز و کار دقیق موثر در گسترش جهان با سرعتی بیشتر از سرعت نور نشده است؛ گویی اندازه جهان فوراً از یک ذره زیر اتمی به اندازه توپ گلف افزایش پیدا کرد.

در واقع، همانگونه که وقتی سعی می کنیم رفتار چیزهای بزرگ را نسبت به اتم هایشان توضیح دهیم، نظریات فعلی نسبیت عام و مکانیک کوانتومی کار ساز واقع نشده و غیر منطقی جلوه می نمایند، این قوانین اساسی فیزیک هم نمی توانند نحوه جای گرفتن تمامی اجزای جهان را در بسته ای بسیار کوچک توضیح بدهند. رایان اف. مندلبوم گفت: فرضیه ای که هر دو ایده را با هم ادغام می‌کند بر این ادعاست که اگر از بعد فضایی صرف ِ نظر کنید، می توانید گرانش را هم از محاسبات خود کنار بگذارید تا از دشواری کار کاسته شود. افشردی به مندلبوم گفت: به لحاظ ماهیت هولوگرافیک، میتوان توصیفی از جهان برپایه یک سیستم کم بُعد ارائه کرد که با هر آنچه از بیگ بنگ دیده ایم، سازگاری دارد. برای آزمودن عملکرد اصل هولوگرام در توضیح رویدادهای بیگ بنگ و پس از آن، تیم تحقیق به ساخت مدلی با ابعادی متشکل از یک زمان و دو فضا پرداخت.

آنان زمانی که داده های حقیقی را از مشاهدات پس زمینه ریزموج کیهانی و تابش گرمایی ساطع شده در چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ بررسی کردند، دریافتند که این دو مطابقت بسیار خوبی با هم دارند. اما این مطابقت زمانی به چشم می خورد که جهان مدل وسعتی بیش از ۱۰ درجه نداشته باشد. به باور محققان، آنان راهی طولانی برای اثبات هولوگرافیک بدون جهان اولیه در پیش دارند، اما با توجه به این حقیقت که مدارک و قرائن حاصل از جهان حقیقی می توانند بخش های مفقود قوانین فیزیک را در دو بعد توضیح دهند، ما نیز نمی توانیم آن را حذف کرده و کنار بگذاریم.

پس آیا استدلال فوق به این معناست که ما اکنون در جهان هولوگرامى زندگی می کنیم؟ پاسخ افشردی منفی است. مدل آنها فقط برای جهان در مراحل نخست کاربرد دارد. اکنون گمانه زنی هایی در خصوص چگونگی حرکت از دو بعد به سمت سه بعد مطرح می شود. افشردی افزود: من بر این باورم که انسان ها در هولوگرام زندگی نمی کنند، اما احتمال آن وجود دارد که از یک هولوگرام آمده باشند. قطعا سه بعد وجود دارد. این تحقیق در نشریه Physical Review letters انتشار یافته است.