Japonai matematiškai įrodė, kad gyvename hologramoje

1997 metais fizikas-teoretikas Juanas Maldacena iškėlė naują idėją, jog Visatos modelis, pagal kurį gravitacija randasi iš be galo plonų, vibruojančių stygų, gali būti interpretuojamas ir gerai žinomos fizikos rėmuose. Matematiškai sudėtingas stygų pasaulis, egzistuojantis devyniuose erdvės ir viename laiko matmenyje, būtų tiesiog holograma: tikrasis veiksmas vyktų paprastesnėje, plokštesnėje erdvėje, kurioje gravitacija neegzistuoja, rašo nature.com.

J. Maldacenos idėja fizikus sudomino dėl to, kad ji suteikė galimybę populiarią, tačiau nepatikrintą stygų teoriją pakloti ant tvirto pagrindo ir tuo, kad ji išsprendė akivaizdžius nesutapimus tarp kvantinės fizikos ir A. Einsteino gravitacijos teorijos. Fizikams tai buvo tarsi matematinis Rozetos akmuo, „dvilypumas“, suteikęs galimybę atrasti dviejų fizikos kalbų sąsajas ir viename modelyje išspręsti uždavinius, kurie atrodė neįveikiami kitame bei atvirkščiai. Tačiau nors nuo to laiko J. Maldacenos idėjų teisingumas buvo priimamas kaip savaiminis, aiškių įrodymų tam trūko.

Dviejuose moksliniuose darbuose, patalpintuose arXiv, Ibaraki universiteto (Japonija) mokslininkas Yoshifumi Hyakutake su kolegomis pateikė naujų duomenų, kurių galbūt dar negalima vadinti tikru J. Maldacenos idėjos patvirtinimu, tačiau jie bent jau smarkiai šiai idėjai pritaria.

Pirmame moksliniame darbe Y. Hyakutake skaičiavo juodosios bedugnės vidinę energiją, jos įvykių horizonto (ribos, už kurios negali išsiveržti net fotonai) poziciją, entropiją ir kitas savybes taikydamas stygų teorijos prognozes bei vadinamųjų virtualių dalelių, kurios tai atsiranda, tai išnyksta, efektus. Kitame darbe tas pats mokslininkas su kolegomis skaičiavo atitinkamo žemesnės dimensijos kosmoso be gravitacijos vidinę energiją. Abiejų kompiuterinių skaičiavimų pateikti duomenys sutapo.

„Panašu, kad skaičiavimai yra teisingi“, – sakė J. Maldacena, šiuo metu dirbantis Prinstono pažangiųjų tyrimų institute (JAV), tačiau prie japonų tyrimo neprisidėjęs.

Šie atradimai yra „įdomus būdas išbandyti daugybę idėjų apie kvantinę gravitaciją ir stygų teoriją“, – pridūrė J. Maldacena. Jis pažymi, kad šie du moksliniai darbai – tai japonų mokslininkų grupės, per pastaruosius dvejus metus spausdinimui pateikusios ištisą straipsnių ciklą, kulminacija. „Visa ta straipsnių serija yra labai šauni, nes ji tikrina [visatų prigimties] dvilypumą taikant režimus, kuriuose nėra analitinių testų“.

„Jie skaičiavimais patvirtino – tikriausiai pirmą kartą – tai, ko teisingumu buvome gana stipriai įsitikinę, tačiau iki šiol tai tebuvo konjektūra – konkrečiai, kad tam tikrų juodųjų skylių termodinamika gali būti atkartota iš žemesnės dimensijos visatos“, – sako Stanfordo universiteto (JAV) fizikas-teoretikas Leonardas Susskindas. Jis buvo vienas iš pirmųjų teoretikų, tyrinėjusių holografinės visatos idėją.

Nė vienas iš modelių, tyrinėtų Japonijos mokslininkų, nėra panašus į tuos, kuriuos tyrinėjo J. Maldacena su kolegomis. Kosmosas su juodąja bedugne turi dešimt matmenų, iš kurių aštuoni formuoja aštuonmatę sferą. Žemesnės dimensijos visata be gravitacijos turi tik vieną matmenį, o jos kvantinių dalelių rinkinys primena idealizuotų stygų, arba tarpusavy sujungtų harmoninių osciliatorių, grupę.

Kaip bebūtų, matematinis įrodymas, kad šie du iš pažiūros nesuderinami pasauliai iš tiesų yra identiški, suteikia vilties, kad vieną dieną mūsų Visatos gravitacines savybes mokslininkai galės paaiškinti taikydami paprastesnio kosmoso ir grynai kvantinės teorijos sąvokas.