Einer der vielversprechendsten Versuche, die Schwerkraft zu erklären, besteht darin, sie anders zu betrachten, wie so etwas wie ein Hologramm, ein dreidimensionaler Effekt, der auf einer flachen zweidimensionalen Oberfläche erscheint. Die Idee ist, dass es uns nur so vorkommt, als würden wir in einem dreidimensionalen Universum leben – tatsächlich kann es nur zwei Veränderungen geben. Dieses Weltbild wird als holographisches Prinzip bezeichnet. Stellen wir uns also vor, dass eine entfernte zweidimensionale Oberfläche alle Daten enthält, die notwendig sind, um unsere Welt vollständig zu beschreiben, und wie in einem Hologramm werden diese Daten in drei Dimensionen projiziert. Wie Charaktere auf einem Fernsehbildschirm leben wir auf einer flachen Oberfläche, die aussieht, als hätte sie Tiefe.
Wir kennen die Schwerkraft seit Newton, aber wir versuchen immer noch, sie zu verstehen
Wie man das Universum versteht< /h2>
Natürlich erscheint ein holografisches Universum absurd. Aber wenn Physiker aufgrund von Berechnungen so etwas annehmen, bedeutet das, dass alle möglichen grundlegenden physikalischen Probleme – zum Beispiel die Natur von Schwarzen Löchern und die Vereinbarkeit von Gravitation und Quantenmechanik – einfacher werden. Einfach ausgedrückt, die Gesetze der Physik sind sinnvoller, wenn sie in zwei statt in drei Dimensionen beschrieben werden.
Es gibt jedoch wichtige Unterschiede. Erstens gibt es keinen direkten Beweis dafür, dass unser Universum ein zweidimensionales Hologramm ist. Zweitens sind solche Berechnungen nicht dasselbe wie ein mathematischer Beweis.
Ein Hologramm ist ein Bild eines Systems, das mit weniger Abmessungen erhalten wurde und alle Informationen des ursprünglichen Systems enthalten kann.
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Vielmehr sind dies faszinierende Spekulationen. Es ist auch zweifelhaft, dass es unmöglich ist, diese Theorie experimentell zu überprüfen. Und doch entstand die Idee, dass unser Universum ein Hologramm ist, aus ein paar Paradoxien, die die seltsame Physik von Schwarzen Löchern betreffen.
Speichern Schwarze Löcher Informationen?
Im Jahr 1974, Der berühmte Theoretische Physiker Stephen Hawking entdeckte, dass Schwarze Löcher im Laufe der Zeit kleine Mengen an Strahlung abgeben. Wenn diese Energie den Ereignishorizont – den äußeren Rand des Schwarzen Lochs – verlässt, sollte das Schwarze Loch vollständig verschwinden. Diese Idee führte zum sogenannten Problem des Informationsverlusts durch Schwarze Löcher.
Lange glaubte man, dass physikalische Informationen nicht zerstört werden können: Alle Partikel behalten ihre ursprüngliche Form, und wenn sie sich verändern, wirken sie sich auf andere Partikel aus. So kann man am Ende des Lebenszyklus eines Schwarzen Lochs den Anfangszustand einer Gruppe von Teilchen bestimmen.
Wer weiß, vielleicht ist unsere Welt und das ganze Universum ein Hologramm
Aber hier tritt ein Problem auf: Wenn das Schwarze Loch verschwindet, verschwinden anscheinend auch alle Informationen, die in jedem absorbierten Objekt vorhanden sind.
Im späten zwanzigsten Jahrhundert schlugen Forscher vor, dass das Objekt sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet, hinterlässt es eine Art 2D-Abdruck, dessen Informationen am Ereignishorizont verschlüsselt sind. Später, wenn die Strahlung das Schwarze Loch verlässt, nimmt sie einen Fingerabdruck dieser Daten auf.
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Somit verschwinden die Informationen nicht wirklich spurlos. Die durchgeführten Berechnungen haben gezeigt, dass es möglich ist, Informationen nur auf der zweidimensionalen Oberfläche eines Schwarzen Lochs zu speichern. Und mit Hilfe dieser Informationen können Sie alle scheinbar dreidimensionalen Objekte darin vollständig beschreiben.
Alle Informationen, die in einem bestimmten Raumbereich enthalten sind, können als “Hologramm” dargestellt werden
Denken Sie daran, dass sich Schwarze Löcher gemäß Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie verhalten. Aber winzige Teilchen außerhalb von Schwarzen Löchern spielen nach den Regeln des Standardmodells der Teilchenphysik, das das Universum im absolut kleinsten Maßstab beschreibt.
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Von Schwarzen Löchern bis zum ganzen Universum
Das gesamte Universum als zweidimensionales Objekt zu sehen, das nur dreidimensional zu sein scheint, kann helfen, einige der größeren Probleme der theoretischen Physik zu lösen. Tatsache ist, dass Mathematik unabhängig davon funktioniert, ob wir über ein Schwarzes Loch, einen Planeten oder das gesamte Universum sprechen.
Darüber hinaus konnten Forscher erstellen, indem sie das Universum in zwei Dimensionen betrachteten Stringtheorie
strong> – ein breiter Rahmen, in dem die Grundbausteine des Universums eher eindimensionale Strings als Teilchen sind – die eindeutig mit den etablierten Gesetzen der Teilchenphysik übereinstimmen. Man könnte sogar sagen, dass das holographische Prinzip die Gravitationstheorie mit den Theorien der Teilchenphysik vereinte.
Und ja, all dies unterscheidet sich stark von der Behauptung, dass unser Universum – und nicht dieses seltsame hypothetische – ein Hologramm ist.
Mathematisch gesehen benötigt das Universum nur zwei Dimensionen. Alles andere ist nur eine Illusion
Aber trotz des Mangels an Beweisen sagt das holografische Prinzip voraus, dass die Menge an Informationen, die die Raumzeit enthalten kann, begrenzt ist, da unsere scheinbar dreidimensionale Raumzeit durch eine begrenzte Menge codiert ist von 2D-Informationen.
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Holografische Dualität deutet auch darauf hin, dass das dreidimensionale Universum, wie der Raum in Schwarzen Löchern, mathematisch verwandt ist zum zweidimensionalen Universum. Und wenn Mathematik tatsächlich die Sprache des Universums ist, dann werden Wissenschaftler eines Tages Antworten auf zahlreiche Fragen finden, ob unsere Welt eine Simulation, Teil des unendlichen Multiversums oder etwas ganz anderes ist, das noch niemand auf unserem blauen Planeten kennt. p>