Carl Hogan, fizicianul Fermilab, bazat pe detectorul de unde gravitaționale GEO 600, propune ca universul nostru 3D să fie o hologramă

În 2008, astrofizicul de particule Carl Hogan, care lucrează la Fermilab, a provocat o senzație cu o propunere uimitoare: universul 3D în care credem că trăim nu este altceva decât o hologramă. Acum construiește cel mai precis ceas din toate timpurile pentru a măsura, direct, dacă realitatea noastră este o iluzie.

Ideea că spațiul timpului poate să nu fie complet neted - ca o imagine digitală care arată un pixel în creștere pe măsură ce îl crește - a fost propusă anterior de Stephen Hawking și alții. O posibilă dovadă a acestui model a apărut anul trecut într-un „zgomot” inexplicabil care afectează experimentul GEO600 din Germania, care caută valuri gravitaționale din găurile negre. Pentru Hogan, acest zgomot indică faptul că experimentul s-a derulat în limita inferioară a rezoluției de pixeli spațiu-timp.

Fizica găurilor negre, în care spațiul și timpul sunt comprimate, oferă o bază pentru matematică care arată că a treia dimensiune nu poate exista. În acest desen bidimensional al universului, ceea ce percepem ca a treia dimensiune ar fi, în realitate, o proiecție a timpului împletit cu profunzimea. Dacă este adevărat, iluzia poate fi menținută doar până când echipamentul nostru devine suficient de sensibil pentru a-și găsi limitele.

„Nu puteți percepe, deoarece nimic nu călătorește mai repede decât lumina”, spune Hogan. „Această viziune holografică este cum ar arăta universul dacă s-ar afla pe un foton.”

Nu toată lumea este de acord cu această idee. Bazele sale sunt alcătuite din matematică în loc de date pure, cum este de obicei în fizica teoretică. Și deși un univers holografic ar putea răspunde la multe întrebări despre fizica găurilor negre și alte paradoxuri, acesta intră în conflict cu geometria clasică, care cere un univers cu căi continue și netede în spațiu-timp.

„De aceea dorim să construim o mașină care să ofere cea mai sensibilă măsurătoare făcută vreodată de spațiu-timp în sine”, spune Hogan. - Acesta este holometrul. În 2008, astrofizicul de particule Carl Hogan, care lucrează la Fermilab, a provocat o senzație cu o propunere uimitoare: universul 3D în care credem că trăim nu este altceva decât o hologramă. Acum construiește cel mai precis ceas din toate timpurile pentru a măsura, direct, dacă realitatea noastră este o iluzie.

„De aceea dorim să construim o mașină care să ofere cea mai sensibilă măsurătoare făcută vreodată de spațiu-timp în sine”, spune Hogan. - Acesta este holometrul.

Numele „holometru” a fost folosit pentru prima dată pentru un dispozitiv de măsurare creat în secolul al XVII-lea, un „instrument pentru a lua toate măsurătorile, atât pe Pământ, cât și în ceruri”. Hogan a considerat că se potrivește bine cu misiunea „interferometrului său holografic”, care este în prezent dezvoltat în cel mai mare laborator laser din Fermilab.

Într-un interferometru clasic, dezvoltat inițial la sfârșitul anilor 1800, un fascicul laser în vid afectează o oglindă cunoscută sub numele de divizor de fascicul, care îl împarte în două. Cele două grinzi se deplasează în unghiuri diferite de-a lungul a două tuburi de vid înainte de a lovi oglinzile de la capăt și de a sări înapoi spre divizor.

Deoarece lumina într-un vid se deplasează cu o viteză constantă, cele două fascicule ar trebui să ajungă înapoi în oglindă exact în același timp, cu undele lor sincronizate pentru a modela un singur fascicul. Orice vibrație interferă va schimba foarte ușor frecvența undelor pe distanța parcursă. La întoarcerea la divizor, acestea nu mai sunt sincronizate.

În holometru, această pierdere de sincronizare este văzută ca o agitație sau vibrație care reprezintă mișcări în spațiul-timp în sine, ca zgomotul alb al radioului care ajunge pe o lățime de bandă foarte mică.

Fermilab construiește cel mai precis ceas din toate timpurile pentru a măsura, direct, dacă realitatea noastră este o iluzie.

Precizia holometrului înseamnă că nu trebuie să fie mare; 40 de metri lungime, doar o sută din dimensiunea interferometrelor utilizate în prezent pentru a măsura undele gravitaționale din găurile negre și supernovele. Deși, deoarece frecvențele spațiului-timp pe care le măsoară sunt atât de rapide, va trebui să fie mai precis în intervale de timp foarte scurte, șapte ordine de mărime mai precise decât orice ceas Atomic existent.

Șocurile spațiale-temporale apar de milioane de ori pe secundă, de o mie de ori mai mult decât auzi urechea dvs., spune Aaron Chou, fizician experimentat la Fermilab al cărui laborator dezvoltă prototipuri ale holometrului. Materia nu-i place să se agite cu viteza respectivă. Puteți asculta frecvențele gravitaționale cu căști.

Trucul principal, spune Chou, este de a arăta că vibrațiile nu provin din instrument. Folosind o tehnologie similară cu cea a căștilor care anulează zgomotele, senzorii externi ai instrumentului detectează vibrațiile și agită oglinda la aceeași frecvență, pentru a le anula. Orice agitație care este mai frecventă, propun cercetătorii, va fi o dovadă a difuzării spațiului-timp.

Fasciculul laser al detectorului de unde gravitaționale GEO 600 poate fi văzut doar cu un dispozitiv special.

Cu brațele lungi pe holometru, sporim incertitudinea spațiului-timp, spune Chou. Echipei lui Hogan i-a plăcut atât de mult ideea holometrului încât au decis să construiască două. Situate unul deasupra celuilalt, instrumentele pot confirma reciproc măsurătorile.

În această lună, după ce au reușit să construiască un prototip de 1 metru al brațului de 40 de metri, vor suda părțile primului brațelor de vid. Hogan speră să înceapă înregistrarea datelor anul viitor. Oamenii care încearcă să modeleze realitatea nu au date, ci doar o mare matematică frumoasă, spune Hogan . Sper că asta le-a dat ceva de lucru.