جهان هولوگرافیک: آیا ما در یک هولوگرام عظیم زندگی می‌کنیم؟

مطالعات نظری درباره سیاهچاله‌ها نشان می‌دهد جهان ما می‌تواند یک هولوگرام عظیم باشد - مفهومی که از آن با عنوان «جهان هولوگرافیک» یاد می‌شود. این ایده عجیب می‌تواند همه چیز از تله‌پاتی گرفته تا تجربیات خارج از بدن را توضیح دهد. اما آیا چنین چیزی امکان‌پذیر است؟ آیا حیات ما در یک هولوگرام تعریف شده و معنا می‌یابد؟

جهان هولوگرافیک

برخی از فیزیکدانان در واقع بر این باورند که جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم ممکن است یک هولوگرام عظیم باشد.

اصل جهان هولوگرافیک بیان می‌کند برخلاف آنچه که به نظر می‌رسد، جهان ما سه بعدی نیست و احتمالا تنها دارای دو بعد است. در این صورت، برخی از سطوح دو بعدی دور دارای تمام داده‌های مورد نیاز برای توصیف کامل جهان ما هستند - و تقریبا مانند یک هولوگرام، این داده‌ها به صورت سه‌بعدی مشاهده می‌شوند. این حالت را می‌توان به شخصیت‌های روی یک صفحه تلویزیون تشبیه کرد. ما آن‌ها را روی یک سطح صاف می‌بینیم اما به نظر می‌رسد که دارای عمق هستند.

در این صورت هرآنچه در این دنیا می‌بینیم از آن چیزی ساخته شده است که «اطلاعات» نامیده می‌شود، دقیقا مشابه بیت‌ها و بایت‌هایی که روی یک لوح فشرده می‌شوند تا مثلا یک قطعه موسیقی را رمزگذاری کنند. عالم ما نیز بدین ترتیب می‌تواند کدگذاری شود و این دقیقا همان چیزی است که ما در اطراف خود آن را به صورت سه بعدی می‌بینیم.

با این‌حال، مفهوم اطلاعات بسیار کلی است. وقتی در مورد کامپیوتر صحبت می‌کنیم، به بیت‌ها، بایت‌ها و مگابایت‌ها و غیره فکر می‌کنیم. به عنوان مثال در فیزیک، اطلاعات می‌تواند موقعیت و سرعت جسم مورد بررسی باشد.

ممکن است در نگاه اول این نظریه پوچ و بی‌ارزش به نظر برسد. اما وقتی فیزیکدانان این نکته را در مسایٔل خود لحاظ می‌کنند و در انجام محاسبات از آن بهره می‌برند، حل انواع مسایٔل بزرگ فیزیک - مانند ماهیت سیاهچاله‌ها و آشتی دادن گرانش با مکانیک کوانتومی - بسیار ساده‌تر می‌شود. به‌طور خلاصه، به نظر می‌رسد زمانی که قوانین فیزیک در دو بعد نوشته می‌شوند، بیشتر معنا پیدا می‌کنند.

اصل جهان هولوگرافیک نشان می‌دهد که ما در یک واقعیت شبیه‌سازی شده زندگی می‌کنیم ( این ایده با فرضیه‌ای که می‌گوید ما در یک شبیه‌سازی کامپیوتری زندگی می‌کنیم، متفاوت است). این ایده اساسا ادعا می‌کند که دنیای فیزیکی ما چیزی بیش از یک توهم عمیق نیست. این توهم درواقع توسط مغز ما ارایٔه می‌شود، زیرا میدان‌های انرژی در حال رمزگشایی جهان به ظاهر سه‌بعدی هستند.

در یک مفهوم نظری‌تر، این نظریه پیشنهاد می‌کند که کل جهان را می‌توان به عنوان یک ساختار اطلاعاتی دو بعدی دید که در افق کیهان‌شناسی به صورت ظاهرا سه‌بعدی «نقاشی» شده است.

این ایده دهه‌ها پیش توسط «لیٔونارد ساسکیند» فیزیکدان دانشگاه «استنفورد» مطرح شد. «دیوید بوهم» نویسنده کتاب «The Elegant Universe» نیز یکی دیگر از طرفداران این نظریه است. این ایده که تاکنون مخالفان بسیاری نیز داشته است - زیرا نمی‌توان آن را به کمک هیچ مدرکی به صورت مستقیم اثبات کرد - از دو پاراکس در مورد سیاهچاله‌ها ناشی می‌شود.

اطلاعات سیاهچاله از دست می‌رود!

در سال ۱۹۷۴، فیزیکدان بریتانیایی «استیون هاوکینگ» کشف کرد که سیاهچاله‌ها - برخلاف آنچه که برای مدت‌ها تصور می‌شد - در طول زمان مقادیر کمی تابش ساطع می‌کنند. این ایده مفهومی را پدید آورد که به عنوان مشکل از دست دادن اطلاعات سیاهچاله شناخته می‌شود - این مفهوم را به‌طور کامل در مقاله سیاهچاله‌ها پوشش داده‌ایم. تا پیش از این، دانشمندان گمان می‌کردند که اطلاعات فیزیکی را نمی‌توان از بین برد. آن‌ها بیان می‌کردند همه ذرات یا شکل اولیه خود را حفظ می‌کنند و یا در صورت تغییر، به صورتی تبدیل می‌شوند که می‌توان حالت اولیه آن‌ها را از حالت پایانی استنباط کرد.

برای درک بهتر آنچه بیان شد، به مجموعه از حقایق ثبت شده بر روی یک برگه کاغذ فکر کنید (اسناد). هنگامی که این برگه کاغذ را پاره کرده و به قطعات ریز تبدیل کنیم، اطلاعات روی هر تکه کاغذ هنوز وجود دارد - به عبارت دیگر، این اطلاعات ناپدید نمی‌شود. اگر زمان کافی داشته باشیم، می‌توانیم مجددا تمام تکه‌های کاغذ را بهم بچسبانیم تا آنچه در اصل روی آن‌ها نوشته بود را بخوانیم. دانشمندان تصور می‌کردند چنین نکته‌ای در مورد ذرات نیز صادق است.

اما مشکل اینجاست: اگر یک سیاهچاله ناپدید شود، اطلاعات موجود در هر جسمی که سیاهچاله سال‌ها پیش آن را بلعیده بود، احتمالا ناپدید می‌شود.

یک راه حل برای این مسیٔله توسط «ساسکیند» و فیزیکدان هلندی «جرارد هوفت» در اواسط دهه ۱۹۹۰ ارایٔه شد. آن‌ها بیان کردند هنگامی که جسمی به داخل سیاهچاله کشیده می‌شود، نوعی اثر دو بعدی از خود به جای می‌گذارد که در افق رویداد سیاهچاله به صورت کد ثبت می‌شود. سپس، هنگامی که تشعشعات مذکور از سیاهچاله خارج می‌شود، اثر این داده‌ها در عالم پراکنده می‌شود و بدین ترتیب اطلاعات جرم سقوط کرده درون سیاهچاله از بین نمی‌رود.

محاسبات نشان داد برای توصیف کامل هر جسم سه بعدی که به درون سیاهچاله سقوط می‌کند، تنها می‌توان اطلاعات را بر روی یک سطح دو بعدی ذخیره کرد. اینجا بود که ایده هولوگرام و جهان هولوگرافیک بیشتر قوت گرفت - یک قطعه فیلم دو بعدی که می‌تواند تمام اطلاعات یک منطقه سه بعدی از فضا را در خود رمزگذاری کند.

آنتروپی و جهان هولوگرافیک

ایده دومی که به قوت گرفتن باور هولوگرامی بودن جهان قوت داد، مفهوم آنتروپی بود - به‌ صورت دقیق‌تر، مشکل مرتبط با محاسبه مقدار آنتروپی در یک سیاهچاله، یعنی میزان بی‌نظمی و تصادفی بودن بین ذرات آن. «ژاکوب بکنشتاین» در دهه ۱۹۷۰ محاسبه کرد که آنتروپی سیاهچاله محدود است و این حد با ناحیه دو بعدی افق رویداد سیاهچاله متناسب است.

«خوان مالداسینا» فیزیکدان آرژانتینی که در زمینه جهان هولوگرافیک مطالعه می‌کند، گفت:‌ « برای سیستم‌های معمولی آنتروپی متناسب با حجم است، نه مساحت.» دانشمندان با بررسی نتایج بکنشتاین و مالداسینا دریافتند چیزی شبیه به یک شی سه بعدی - یک سیاهچاله - را احتمالا بتوان با استفاده از دو بعد توصیف کرد.

از سیاهچاله‌ها تا کل عالم

حال این سوال مطرح می‌شود که چگونه این ایده از سیاهچاله‌ها به کل عالم تعمیم یافت؟ هرچند آنچه تاکنون مطرح شد نمی‌تواند دلیل موثق و اثباتی موجه برای هولوگرامی بودن سیاهچاله باشد، اما فیزیکدانان دریافتند نگاه کردن به کل عالم به عنوان یک جسم دو بعدی که سه بعدی «به نظر می‌رسد» ممکن است به حل برخی مسایٔل عمیق در فیزیک نظری کمک کند - چه در مورد یک سیاهچاله، یک سیاره یا کل جهان صحبت کنید، ریاضیات به یک اندازه پاسخگو هستند.

مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت عام

همانطور که گفتیم، دانشمندان باور دارند اصل جهان هولوگرافیک قادر است نظریه مکانیک کوانتومی را با نظریه گرانش آشتی دهد. ترکیب این دو نظریه یکی از سخت‌ترین مسایٔل در دنیای فیزیک است. نظریه مکانیک کوانتومی برای توصیف اجرامی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در مقیاس بسیار کوچک قرار دارند - اتم‌ها. درحالیکه نظریه نسبیت عام برای توصیف گرانش و عالم در مقیاس‌های بزرگ استفاده می‌شود.

فیزیکدانان درحقیقت از داشتن دو نظریه متفاوت برای توصیف هر ابعادی از عالم راضی نیستند. آن‌ها به دنبال یک نظریه واحد و یکپارچه می‌گردند که هر دو را دربرگیرد و این کار بسیار سختی است. با این حال به نظر می‌رسد که اصل هولوگرافی می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا این معما را حل کنند.

همانطور که گفتیم برخی دیگر باور دارند این ایده می‌تواند حتی تله‌پاتی و تجریبات روحی انسان در خارج از بدن را نیز توضیح دهد. این ایده‌ها جذاب هستند و می‌توانند طرفداران خاص خود را داشته باشند اما در قدم اول باید بتوان این ایده را به صورت رسمی و علمی اثبات کرد تا درنهایت به سراغ کاربردهای آن رفت.

اثبات هولوگرامی بودن جهان

همانطور که می‌دانید هر ادعایی در علم نیاز به اثبات دارد تا مورد پذیرش جوامع علمی و عموم مردم قرار گیرد. جهان هولوگرافیک نیز از این قاعده مستثنی نیست. بهترین نوع اثبات با برخی از پیش‌بینی‌های قابل آزمایش که توسط نظریه هولوگرافیک انجام می‌شود، آغاز می‌گردد. سپس فیزیکدانان تجربی می‌توانند شواهدی را جمع‌آوری کنند تا ببینند آیا این آزمایشات با پیش‌بینی مطابقت دارد یا خیر. برای مثال، نظریه بیگ بنگ پیش‌بینی کرد که ممکن است درنتیجه انبساط شدید کیهان در ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، نوعی از انرژی باقی‌مانده را در سراسر کیهان بیابیم - در دهه ۱۹۶۰ اخترشناسان موفق به کشف «تابش زمینه ریزموج کیهانی» شدند.

درحال حاضر، هیچ آزمون مورد توافق جهانی وجود ندارد که شواهد محکمی برای این ایده ارایٔه دهد. با این‌حال، برخی از فیزیکدانان معتقدند که اصل هولوگرافی پیش‌بینی می‌کند که محدودیتی برای مقدار اطلاعاتی که فضا-زمان می‌تواند داشته باشد وجود دارد زیرا فضا-زمان به ظاهر سه بعدی ما توسط مقادیر محدودی از اطلاعات دو بعدی کدگذاری می‌شود.

برخی از دانشمندان از ابزاری به نام «هولوموتر» یا «Holomoter» برای جستجوی نوعی تار استفاده می‌کنند - هدف آن‌ها این است که بررسی کنند آیا در سطوح بسیار کوچک و زیرمیکروسکوپی محدودیتی اساسی در میزان اطلاعات موجود در خود فضا-زمان وجود دارد یا خیر. آن‌ها عقیده دارند اگر بدین ترتیب بتوانند ثابت کنند محدودیتی وجود دارد، می‌توانند مدرکی در اثبات جهان هولوگرافیک ارایٔه دهند.

برخی دیگر از فیزیکدانان فرض این آزمایش را رد می‌کنند و می‌گویند که این آزمایش نمی‌تواند هیچ مدرکی برای اثبات هولوگرافیک بودن جهان ارایٔه کند.

جهان هولوگرافیک و زندگی روزمره!

فرض کنید جهان ما یک هولوگرامی باشد و ما درحال زندگی در یک جهان هولوگرافیک باشیم. این مسیٔله چه تاثیری در زندگی روزمره ما دارد؟ برای پاسخ به این سوال نیاز است قوانین فیزیک در سطح زندگی روزمره را مورد بررسی قرار دهیم.

دانشمندان باور دارند قوانین فیزیک در این حالت دچار تغییر چشم‌گیری نمی‌شوند. به عبارت دقیق‌تر، خانه شما، بدنتان، ماشین و هرچیز دیگری که دارید به صورت سه بعدی ظاهر می‌شود - برخلاف زندگی در جهان هولوگرافیک که دو بعدی است - و بدین ترتیب می‌توان در پاسخ به این سوال گفت هولوگرامی بودن جهان تاثیر ناچیزی در امور روزمره ما انسان‌ها در زمین دارد.

اما با نگاهی عمیق‌تر درمی‌یابیم این کشف وجود ما را در سطحی عمیق متحول می‌کند. در زندگی روزمره مهم نیست که عالم ما ۱۳.۸ میلیارد سال عمر دارد و احتمالا تحت یک انبساط ناگهانی و شدید از یک نقطه ماده فشرده آغاز شده است - نظریه‌ای که با عنوان نظریه «بیگ بنگ» یا «انفجار بزرگ» شناخته می‌شود . اما کشف انفجار بزرگ برای درک کنونی ما از تاریخ کیهان و جایگاه ما در آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

به همین ترتیب، اصول عجیب و غریب مکانیک کوانتومی - مانند در هم‌تنیدگی - واقعا قادر نیستند زندگی روزمره ما را تغییر دهند - درحالیکه ما با درک صحیح آن‌ها می‌توانیم باعث پیشرفت علم و تکنولوژی شویم. درحقیقت، ما قادر نیستیم اتم‌ها را ببینیم و رخدادهای میان آن‌ها را مورد مطالعه قرار دهیم. اما آن‌ها قادر هستند نکات غیرمنتظره‌ای در مورد ماهیت بنیادی عالم به ما بگویند.

اثبات اصل هولوگرافی تقریبا تاثیری در زندگی ما نخواهد داشت. ما به زندگی عادی خود - این‌بار با علم به هولوگرامی بودن جهان - ادامه می‌دهیم، اما این کشف به عنوان گام مهمی در جهت درک کامل قوانین فیزیک عمل می‌کند.

سوالات متداول کاربران