Голографическая Вселенная: черные дыры как ключ к тайне пространства-времени

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Все мы знаем, что черные дыры — это объекты, из которых ничто не может вырваться, даже свет. Они поглощают все, что попадает в их горизонт событий, и растут с каждым битом информации, который они проглатывают. Но что, если мы взглянем на черные дыры под другим углом? Что, если мы увидим в них не просто космические «пылесосы», а голограммы, которые хранят в себе секреты квантовой гравитации и природы реальности?


На этом смоделированном на компьютере изображении видна сверхмассивная черная дыра в ядре галактики. Черная область в центре представляет собой горизонт событий черной дыры, где ни один свет не может вырваться из гравитационного захвата массивного объекта. Мощная гравитация черной дыры искажает пространство вокруг нее, как зеркало в комнате смеха. Свет от фоновых звезд растягивается и размазывается по мере того, как звезды скользят мимо черной дыры.
Автор: NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI) Источник: phys.org

Эта идея не такая уж абсурдная, как может показаться. Она основана на открытии, сделанном физиком Яковом Бекенштейном в 1980-х годах. Он выяснил, что площадь поверхности черной дыры увеличивается ровно на одну планковскую единицу, когда к ней добавляется один бит информации. Планковская единица — это наименьшая возможная величина в физике, примерно 10−35 метров в квадрате. Это тот масштаб, в котором наши обычные законы физики перестают работать, и нам нужна квантовая теория гравитации, чтобы объяснить, что происходит.

Это открытие означает, что информация, которая попадает в черную дыру, не исчезает без следа, а остается на ее поверхности, как на двумерном экране. Это также означает, что черная дыра имеет максимальную энтропию, то есть максимальный беспорядок, среди всех объектов во Вселенной. Информация, которая определяет трехмерную структуру черной дыры, как будто сжимается в двумерное изображение на ее границе. Это напоминает голограмму — трехмерный объект, который можно воспроизвести с помощью двумерной проекции.

Эта аналогия с голограммой не случайна. Она подсказывает нам, что квантовая гравитация, которую мы так долго ищем, должна быть голографической по своей природе. То есть, вся информация о трехмерном пространстве и времени должна быть закодирована на двумерной поверхности, которая его ограничивает. Это называется голографическим принципом, и он имеет поразительные последствия для нашего понимания реальности.

Если голографический принцип верен, то мы живем в голограмме. Наша Вселенная — это проекция более фундаментальной реальности, которая существует на ее границе. Мы не можем увидеть эту границу, потому что она находится на бесконечности, но мы можем почувствовать ее влияние через явления, такие как черные дыры. Черные дыры — это окна в голографическую природу космоса, которые показывают нам, что пространство и время не такие простые, как мы думаем.

Это революционное открытие, которое может изменить наш взгляд на мир. Оно может помочь нам разрешить парадоксы, с которыми сталкиваются квантовая механика и общая теория относительности, когда они применяются к черным дырам. Оно может также дать нам новые способы изучения физики высоких энергий, которые недоступны для наших ускорителей частиц. И оно может открыть нам дверь в более глубокое понимание того, что такое реальность, и как мы в ней участвуем.


Мы стоим на пороге новой гравитационной революции, которая началась с черных дыр и закончится с голограммами. Мы еще не знаем, куда она нас приведет, но мы можем быть уверены, что это будет удивительное путешествие.