دانشمندان با هدف درک جهان هولوگرافیک درون سیاه چاله‌ها را مورد بررسی قرار دادند

سیاهچاله‌ها می‌توانند یک تصویر سه بعدی (هولوگرام) باشند. درواقع، کل جهان ما می‌تواند یک هولوگرام (جهان هولوگرافیک) باشد. این ایده همان نظریه‌ای است که مطالعه اخیر منتشر شده در مجله «PRX Quantum» بر آن استوار است.

در این مطالعه محققین با هدف درک جهان هولوگرافیک، نگاهی عمیق به آنچه در داخل یک سیاهچاله قرار دارد، انداخته‌اند. این کار سبب می‌شود تا بتوان نظریه «دوگانگی هولوگرافیک» را بهتر درک کرد. دوگانگی هولوگرافیک یک حدس ریاضی است که سعی دارد نظریه‌های ذرات و برهمکنش میان آن‌ها را با نظریه گرانش پیوند دهد. سیاهچاله‌ها به علت آنکه اجرامی خاص با جرم و انرژی بسیار زیاد هستند، کاندید مناسبی در مطالعه این نظریه محسوب می‌شوند.

محاسبات کوانتومی، جهان هولوگرافیک و سیاهچاله ها

دوگانگی هولوگرافیک به صورت کلی فرض می‌کند که نظریه گرانش و نظریه ذرات معادل یکدیگر هستند – حداقل از نظر ریاضی. بنابراین، انچه از نظر ریاضیاتی در نظریه گرانش اتفاق می‌افتد، باید در نظریه ذرات نیز رخ دهد و بلعکس. جالب اینجاست که در بیشتر موارد این نظریه‌ها به نتایج متفاوتی می‌رسند. درحالیکه گرانش چهار بعد را توصیف می‌کند، نظریه ذرات فقط از سه بعد تشکیل شده است. محققان امیدوار بودند تا با بررسی تفاوت‌های این دو نظریه به درک مناسبی آنچه درون سیاهچاله رخ می‌دهد، برسند.

در نظریه نسبیت عام اینشتین – نظریه‌ای که گرانش را توصیف می‌کند – هیچ ذره‌ای وجود ندارد. اما در نظریه ذرات، دقیقا خود ذرات هستند که با حضورشان به این نظریه معنا می‌دهند. «انریکو رینالدی» محقق این پروژه و همکارانش تلاش کردند با استفاده از ماتریس‌های کوانتومی مسئله دوگانگی هولوگرافیک را بررسی کنند. ایده این بود که دانسته‌های خود از این دو نظریه را باهم ترکیب کنیم. برای شروع، آن‌ها از مدل‌های ماتریسی ساخته شده از بلوک‌های اعداد استفاده کردند. این یک چارچوب استاندارد است که در رایانه‌های کوانتومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نظریه ذرات در این چارچوب با رشته‌های یک بعدی نمایش داده می‌شود. محققان با استفاده از این روش موفق شدند تا گرانش درون یک سیاهچاله را توصیف کنند.

آن‌ها در پاسخ به این سوال که آیا جهان ما یک جهان هولوگرافیک است گفتند: « بله و خیر!» هنگامی که ما به هولوگرام فکر می‌کنیم، احتمالا به یاد فیلم‌های علمی تخیلی مانند جنگ ستارگان می‌افتیم. اما رینالدی و همکارانش با مطالعه سطح یک سیاهچاله – که فضایی دو بعدی محسوب می‌شود – دریافتند آنچه در حقیقت در یک نظریه با چهار بعد توصیف می‌شود، در ظاهر دو بعد دارد و در نظریه ذرات با سه بعد شرح داده می‌شود. این اختلاف در تعدادد ابعاد می‌تواند به این معنا باشد که جهان ما می‌تواند هم بر پایه نظریه گرانش و هم بر پایه نظریه ذرات صحیح باشد. البته دانشمندان هنوز اعتقاد دارند که شاید هیچکدام از این نظریه‌ها در توصیف صحیح عالم ما کارآمد نیستند.