Мы живём в ГОЛОГРАММЕ? Теория, взрывающая мозг!

Всем привет!

Давайте поиграем в игру.

Я задаю вопросы, вы отвечаете.

Итак, начнем с покемонов.

Самый известный из них, это, очевидно, Пикачу.

И вот какого цвета кончик его хвоста?

Наверняка вы помните черную полоску, но, оказывается, никогда ее там не было.

Хвост полностью желтый.

Даже у этого дженерика.

Идем дальше.

В Monopoly наверняка играли все, и вы помните ее маскота, это мужчина в цилиндре с усами.

И вот есть ли у него монокль?

Вроде как образ обязывает, но оказывается с 1936 года ни в одной версии игры у мистера Монополии монокля нет.

Идем дальше.

Логотип Вольсвагена.

Две слившиеся буквы V и V. Вот сейчас напрягите чертоги разума, есть ли между ними разделительная черта или нет.

Правильный ответ есть, и она была там всегда с 1937 года.

Ну и четвертый вопрос.

Сколько штатов в США?

51, 52, да?

Оказывается, ровно 50.

И никогда больше их не было.

Пишите в комментариях, на сколько вопросов ответили верно.

Уверен, большинство отвечают на все неправильно.

Я и сам когда подбирал, ошибся везде.

Так что не переживайте, я с вами.

Все это яркие примеры эффекта Манделы, удивительного феномена, при котором многие люди испытывают одинаковые ложные воспоминания.

Самое убедительное его объяснение довольно скучное.

Мы часто пересказываем друг друга неточности, путаем факты, запоминаем пародии.

Так что это все психология, культурология и так далее.

Но есть и менее популярная, но куда более смелая гипотеза, что подобные массовые искажения памяти, можно сказать, сбои восприятия реальности, имеют физическую природу.

Вдруг то, что мы называем реальностью, таковой и не является, и мы можем воспринимать только лишь какую-то проекцию, какую-то оболочку, а истинная природа вещей остается скрытой от нас.

В таком случае подобные ложные воспоминания могут быть сбоем в построении этой реальности.

багом в ее структуре, который мы пока что еще не можем обнаружить.

С одной стороны, бредово звучит, какая-то игра в матрицу, а я Морфеус на минималках.

Но с другой стороны, а действительно ли мы понимаем, как устроены элементарные частицы, время, пространство, фундаментальные силы?

Да, у нас есть теория относительности, есть квантовая физика, но они не дают полного описания реальности и единой картины мира.

Так что наверняка существует какое-то более глубокое объяснение, как устроена Вселенная.

И это просто безумие, но оказывается, если считать, что Вселенная – голограмма, кажется, его можно найти.

Ученые давно всерьез обсуждают идею, что наша трехмерная реальность — это иллюзия, и мы все с вами на самом деле двумерные существа на какой-то плоскости, а вот третьего измерения не существует, оно появляется, достраивается на микроскопическом уровне.

Более того, то же самое может быть и со временем, в реальности его нет, а это только лишь следствие каких-то глубоких природных процессов.

Все это проявление так называемого голографического принципа, который ученые используют все чаще и чаще.

И неужели из него действительно следует, что мы живем в голограмме, а реальность выглядит иначе?

Согласитесь, это может взорвать мозг.

Поэтому, чтобы во всем разобраться, нам придется сильно поменять мир ощущения.

Можно сказать, перепрошить свое сознание до более высокой версии.

А раз так, вот три дискета, с помощью которых мы это сделаем.

Голографический принцип родом из 90-х, так что и носитель такой.

Синяя дискета очистит кэш, выполнит дефрагментацию знаний, подготовит оперативку.

И мы разберемся, как в двух измерениях можно записать целых три и насколько близко физике к созданию теории всего.

Красная дискета накатит основной пакет обновлений и драйвера для нового понимания реальности.

Вы узнаете о загадочном ADS-CFT соответствии, изменившем физику, и поймете, как бесконечность запихнуть в небольшой круг, а спицами связать искривленное пространство.

И, наконец, зеленая дискета.

Установят утилиты и патчи для совместимости, чтобы было проще применять полученные знания.

Мы поймем, как ученые фермилаба экспериментально проверили, живем ли мы в голограмме, чем полезен голографический принцип и при чем тут квантовые вычисления.

Ну что, я предупредил, сейчас будет мощно.

Загружаемся и поехали.

О, забыл сказать, что синие дискеты долго грузятся, так что мне есть время рассказать еще кое-что.

Думаю, ни для кого не секрет, что физику нужна не только лишь физика.

Ведь она помогает решить многие прикладные задачи.

Будь то проектирование строений, разработка игр, фармацевтика, добыча полезных ископаемых.

Перечислять можно долго.

Все это междисциплинарные области, где нужно хорошо ориентироваться в сильно разных направлениях.

Это сложно, но дает потрясающий результат.

И сейчас я нахожусь в аккредитованном вузе, где готовят специалистов для работы в таких междисциплинарных областях.

Подобный подход к обучению обозначают аббревиатурой STEM, а сам вуз называется Центральный университет.

Тут есть программа бакалавриата и магистратуры по разным направлениям.

Разработка, искусственный интеллект, бизнес и аналитика, совместная программа с ВШЭ, с МФТИ.

Обучение очень гибкое, у студентов есть возможность выбрать программу после первого курса и подстроить образовательный процесс под себя, оставив только нужные курсы.

Но главное, студенты получают не только фундаментальные знания, но и оттачивают их на практике, решая реальные бизнес-задачи.

А еще тут ректор Евгений Ивашкевич – выпускник физтеха, а руководитель стемподготовки бакалавров Павел Слакаев – выпускник физфак МГУ.

Они точно знают, где и когда физика может пригодиться.

В Центральном университете мы используем так называемый STEM-подход к образованию, который включает в себя и математику, и технологии, и все естественные научные дисциплины, в том числе и физику.

STEM-подход подразумевает также, что студенты фокусируются на проблемах, работают в командах и используют междисциплинарный подход, когда одни предметы влияют на другие, и знания по одному предмету используются в учебной процессе по другому предмету.

Почему это важно?

потому что в Центральном университете у нас более 50 партнеров самых разных.

Это и IT-компании, инженерные компании, компании, которые занимаются биологией, инфохимией.

И очень важно, чтобы студент мог хорошо ориентироваться в спектре этих компаний, в том, чем они занимаются, и разумно и осознанно делать свой будущий выбор своей будущей профессии.

На втором курсе у студентов Центрального университета появляется возможность обучения в рамках STEM-курса, где они сталкиваются с задачами из реального сектора, которые предлагают компании-партнеры.

Именно так мы развиваем критическое и абстрактное мышление, и именно таких профессионалов мы готовим в Центральном университете.

И о поступлении.

Сейчас в ВУЗе идет конкурс грантов на программу бакалавриата, выиграв которую можно покрыть до 100% стоимости обучения.

Чтобы принять участие, нужно зарегистрироваться и пройти отбор.

Так что ныряйте по ссылке в описании и оставляйте заявку на получение гранта для поступления в современный, сильный ВУЗ с большими перспективами.

Удачи!

Ну вот теперь точно все готово.

Поехали!

Итак, добро пожаловать на первый этап перепрошивки мышления.

И для начала давайте разберемся, как работают обычные голограммы.

Напомню, это вот такие стеклянные пластинки, на которых записано объемное изображение.

Вы можете даже сами такие изготовить.

И сейчас вникать в детали, как они работают, нам не нужно.

Главное понять и осознать сам принцип, почему они вообще возможны.

Дело в том, что картинка на пластинке находится в очень тонком слое, можно сказать нулевой толщины.

Так что запись действительно двухмерная, но при этом в ней находится информация о трех измерениях.

Как возможна такая магия?

Смотрите, голограмма записывается с помощью двух пучков лазера.

Один попадает на пластинку, отразившись от предметов, и если он был бы единственным, записывалась только интенсивность света и получался некий аналог обычной плоской фотографии.

А второй пучок падает на пластинку напрямую.

Он хитро смешивается с первым, что называют интерференцией.

И именно благодаря ей на пластинку добавляется информация о пройденном светом расстоянии, из которой можно восстановить объем.

Третье измерение.

Вроде уже понятнее.

Вот только информация о расстоянии записывается в то же самое место, в тот же слой, что и информация об интенсивности.

Причем никак ей не мешает, никак не стирает ее.

Это то же самое, что мы взяли две независимых картинки, как-то их совместили, как-то их склеили, но при этом у нас все равно есть возможность разъединить их обратно.

Мне кажется, самое сложное — осознавать именно это.

Так что давайте рассмотрим вспомогательный пример.

Допустим, у нас есть две матрицы натуральных чисел.

По сути, это могут быть две цифровых картинки.

Как из них получить одну матрицу той же размерности, а потом из нее восстановить обратно две первоначальных?

Вариантов очень много.

Самое наглядное – это записать числа в разных разрядах.

Вот так.

Получается одна матрица.

Тут каждый элемент, правда, стал крупнее, но все равно это натуральные числа.

И восстановление не займет большого труда.

Берем числа из разных разрядов и готово.

Все получилось, потому что выполнилось два условия.

Не было ограничений на размеры элементов 1.

И мы ввели правило для объединения-разъединения матриц 2.

С обычными голограммами то же самое.

Их можно записывать только на эмульсиях с очень высокой разрешающей способностью.

Так что мы не ограничены в размерах элементов картинки.

И существует правило объединения-разъединения.

Это закон распространения света, которым лазерные пучки, конечно же, беспрекословно подчиняются.

Куда они денутся?

Так что можно даже считать так.

В голограмме для записи трехмерной картинки используются две координаты на пластинке и правила распространения и сложения световых волн.

В сумме получаются все те же три параметра.

И звучит уже не так парадоксально.

Хотя по-прежнему удивительно, что возможен такой лайфхак с экономией целого измерения.

При упаковке чемодана пригодилось бы.

Но как физики пришли к тому, что Вселенная – голограмма?

Это результат поиска теории всего, которая может описать все явления в природе.

Пока ее не существует, и для появления требуется как минимум объединение двух глобальных теорий.

Это теория относительности, описывающая гравитацию, и квантовая теория, описывающая все остальные взаимодействия.

И, честно говоря, почти на всех масштабах это уже сделано, они прекрасно сочетаются и нигде не конфликтуют, кроме случаев, когда расстояние становится в 100 миллиардов миллиардов раз меньше, чем размер протона, и при энергиях в 10 миллиардов миллиардов раз больше, чем было достигнуто на Большом Адронном Коллайдере, что называют планковской длиной и планковской энергией соответственно.

Тогда начинаются проблемы.

Гравитационные эффекты становятся настолько сильными, что противоречат квантовым законам.

Если говорить точнее, любые попытки проквантовать гравитацию приводят к возникновению неустранимых бесконечностей и полному фиаско.

Так что физики-теоретики уже лет 60-70 ищут подход, как совместить настолько разные теории.

В 70-е годы появилась теория струн, описывающая частицы не как точки, а как объекты с некой длиной, которые струнами и называют.

В ней частицы гравитации соответствуют базовому состоянию струны, так что гравитация возникает самым естественным образом.

В 80-е разработали петлевую квантовую гравитацию, в которой и пространство, и время не непрерывны, а состоят из крошечных кирпичиков, которые математически описываются петлями.

Отсюда и название.

Но все это теории, которые мы до сих пор проверить не можем.

И вот в 90-е появился еще один крайне необычный подход к описанию Вселенной.

с кучей несостыковок, сложностей, проблем, но жутко интересной и подающей большие надежды.

Речь о голографическом принципе.

В 1993 году выходит статья Герарда Эдхоофта, в которую он заложил фундаментальный принцип.

Какой бы ни была теория квантовой гравитации, все процессы, описываемые ею в объеме какого-то ограниченного пространства, можно считать записью на границе этого пространства.

А это область, где измерений на одно меньше.

Вот он, голографический принцип.

Для описания всего, что происходит, условно говоря, в объеме комнаты, нам достаточно только поверхности ее стен.

В 1995 году эти идеи продолжает Леонард Саскин.

Он публикует статью с нескромным названием «Мир — это голограмма», где утверждает, что всю Вселенную можно рассматривать как запись на какой-то поверхности.

А для квантовой гравитации предлагают использовать теорию струн.

И вы только вдумайтесь, что предложили на секундочку ученые мирового уровня.

Во-первых, это большой шаг на пути к созданию теории всего.

Найденный ими принцип открыл огромный простор для творчества физикам-теоретикам.

Во-вторых, голографический принцип позволил переосмыслить природу черных дыр.

Но об этом позже.

И третье, мое любимое.

Если описания в объеме и на границе эквивалентны, то, может быть, никакого объема и не существует?

И все мы являемся двумерными плоскими существами.

Истинны только два измерения.

А вот третье является некой иллюзией.

Оно не фундаментально, а появляется на микроскопическом уровне благодаря каким-то глубоким законам природы, которые мы еще не открыли.

Чем-то это похоже на книжку с объемными картинками.

Если упростить, она плоская.

Но в ее устройство вшиты закономерности, позволяющие достроить еще одно пространственное измерение.

И кто знает, может быть, на микроскопическом уровне все так и устроено.

Это свойство называют эмерджентностью.

Это как цвет стены.

Отдельные атомы, составляющие ее, бесцветны, но в итоге складываются в предмет, отражающий строго определенные длины волн.

Или как температура и давление.

У отдельной молекулы их нет в принципе.

Эти физические величины возникают только когда молекул становится много.

Или гравитация.

Мы воспринимаем ее как силу, хотя, согласно теории относительности, это не сила, а следствие искривления пространства-времени.

Причем эмерджентным может оказаться даже время.

Только представьте, все наше восприятие причинности и последовательности событий это макроскопическое явление, а не фундаментальная характеристика Вселенной.

И мало того, что это означает, все ваши опоздания и косяки со временем буквально записываются в ткань пространства-времени.

так это еще и требует пересмотра понятий о начале и конце вселенной.

Все это очень интересно, но ничего не понятно.

Ведь как именно это работает?

Как вот это измерение появляется, как сворачивается, какой теории описывается?

В тех двух статьях нет строгих математических доказательств и четких закономерностей.

Максимум формулы, как в учебнике математики за 9 класс.

Дан только сам принцип и общий подход.

Но ждать осталось недолго.

В 1997 году вышла статья, в которой найдено строгое математическое воплощение голографического принципа.

Как он реально может работать.

Все оказалось сложнее, чем хотелось бы.

Но ничего страшного, мы уже подготовили наше серое вещество, так что сможем справиться на следующем этапе.

Берем нашу красную дискету, сейчас пойдет процесс установки нового сознания.

Он самый трудоемкий, но по-другому никак.

Ну, на самом деле, не бойтесь, будет немного хардкорчика, но мы справимся.

Итак, в 97 году выходит статья Хуана Мелдосены, в которой описывается предполагаемое соответствие конъюнктура между струнной теорией в пятимерном антидеситровом пространстве и четырехмерной комфортной теорией поля на его границе.

Сейчас это называют АДС-ЦФТ-соответствие.

И я буду использовать именно такую транскрипцию, потому что так хочу.

Ну и потому что она самая распространенная в научных кругах.

Разумеется, ничего не понятно вообще.

Так что давайте по порядку детально разберем каждый компонент этого сложного физического ребуса.

Итак, первое.

АДС.

Пространство-время антидеситера.

Его главная особенность – отрицательная кривизна, из-за чего многие законы работают там не так, как мы привыкли.

Отрицательную кривизну легко представить в упрощенном двумерном варианте.

Им обладает так называемое гиперболическое пространство.

которые часто изображают в виде седла.

Выглядит прикольно, но на самом деле это упрощенное представление, потому что такое вот искривление должно быть в каждой точке пространства, и вы везде должны ощущать себя ровно в центре такого седла.

Так что более точное гиперболическое пространство выглядит иначе, не как выложенные на стол чипсы, нет,

а как поверхность с очень большим количеством складок.

Из-за отрицательной кривизны, чем дальше, тем его, образно говоря, становится все больше, больше и больше.

И что интересно, такую конструкцию проще не описать или нарисовать, а связать.

Да, прям спицами.

Такой подход придумала математик Дайна Тейменя.

В каждой строчке делаете все больше стежков, и поверхность сама обретает отрицательную кривизну.

Вот именно такую дичь и описывает геометрия Лобачевского.

Визуализация красивая, но не очень удобная.

Так что мы будем использовать другое представление.

Чуть проще.

Гиперболическое пространство демонстрирует модель Пуанкаре.

В ней с каждым шагом масштаб уменьшается и уменьшается, то есть расстояния увеличиваются.

благодаря чему бесконечное двумерное пространство можно уместить в круг конечного размера.

Прямые линии в таком представлении будут оказываться дугами, перпендикулярными границе, так что гиперболичность сохраняется.

И при этом мы можем ходить бесконечно влево, бесконечно вправо, куда угодно, но никогда не достичь границы.

Есть даже игра, где вы изучаете гиперболическое пространство.

Рекомендую попробовать.

Кстати, необычность и парадоксальность гиперболического пространства привлекают не только физиков и математиков.

Нидерландский художник Мариутс Эшер очень любил странные геометрические конструкции и даже создал серию картин «Предел круга».

Есть с рыбами, ящерицами, ангелами и демонами.

Это и есть модель Пуанкаре в такой красивой форме.

С пространство-временем антидеситера почти то же самое, только там добавляется еще одна координата.

Времена.

Обычно изображают это как цилиндр, но нужно понимать, что и время тоже искривлено.

Вблизи границы оно может ускоряться, а в центре замедляться, с точки зрения внешнего наблюдателя.

Из-за этого, например, любой предмет, который вы бросите в сторону, будет возвращаться как бумеранг.

Свет отражается от границы, а время можно даже зациклить, то есть замкнуть в кольцо.

В общем, странностей тут хватается, но для нас самое главное, у бесконечного пространства антидеситера есть граница.

Как это не удивительно?

Второй компонент — комформная теория поля.

Тоже необычный персонаж, потому что обычно теории поля описывают поведение частиц и квазичастиц.

Но только не это.

Комформная означает, что теория упрощена по следующему принципу.

Она никак не изменяется при изменении масштаба.

То есть, как ее ни зуммируй, ни приближай, отдаляй, выглядеть она будет всегда одинаково, словно бесконечный фрактал.

А раз так, то в такой теории не может быть характерных размеров, энергий, зарядов, масс частиц, да даже самих частиц в привычном нам понимании.

Вместо них условные волновые пакеты и состояния без четкой границы и масштаба.

Чтобы было еще понятней, сравню комфортную теорию поля с чем-то более осязаемым, стандартной моделью и квантовой теорией поля.

Это тоже что-то про частицы, про поля, про кванты.

Вот в чем разница?

Смотрите, квантовая теория поля – это мощный инструмент для описания частиц.

Можно сказать, ноты, некий рецепт, набор приемов для съемки кино.

Стандартная модель – это конкретная реализация квантовой теории поля, описывающая реальные частицы.

Можно сказать, некое законченное строение, оформленная симфония, готовое блюдо или блокбастер от голливудской студии.

Тогда конформная теория поля – это архитектурный концепт, джазовый джемсейшн, молекулярная кухня или вообще артхаус.

В общем, очень красивая, строгая, закономерная, но такая вещь в себе, не особо практичная.

Ну и, наконец, третий компонент – соответствие.

Если в пространстве антидеситера построить теорию струн, описывающую гравитацию, то на границе можно будет собрать такую комфортную теорию поля, что каждой физической сущности в объеме обязательно будет соответствовать какая-то на границе.

Будет какой-то двойник.

Например, радиальная координата в объеме – это масштаб комфортной теории.

Гравитон, частицы гравитации – это энергетические корреляции на границе, некое взаимное натяжение между разными точками.

Черная дыра в АДС соответствует определенному тепловому состоянию полей на границе, а некий аналог массы в объеме – это скорость затухания корреляционных функций на границе.

В общем, физическая сущность в объеме – это геометрический или гравитационный объект, а на границе – это операторы, токи, корреляции и другие квантовые объекты.

Пу-пу-пу.

Да, соответствия какие-то очень странные, непонятные.

И может быть даже я лучше бы их и не озвучивал.

Ну да ладно, самое главное, что они есть.

Поэтому все, что происходит в объеме, мы можем описывать какими-то процессами на границе.

Это и есть воплощение голографического принципа.

Причем в данном случае это соответствие математически строгое.

Но как это может нам помочь?

Кроме шуток про то, что плоскоземельщики были правы.

Оказывается, конформная теория поля без гравитации на границе значительно проще, чем сложная и запутанная квантовая гравитация в объеме.

Так что это отличное подспорье для создания теории всего.

Здорово же ведь.

Но я думаю, вы уже начали подозревать, здесь что-то не то.

Слишком уж вычурно все выглядит для теории, которая претендует описать всю Вселенную.

Да, действительно, на этом порции восторга заканчиваются и начинаются проблемы.

Оказывается, ADS-CFT соответствие напрямую вообще никак не совместимо с реальным миром.

Во-первых, пространство нашей Вселенной совсем другое.

Оно больше похоже на D-ситеровское с положительной кривизной, что проявляется в ускоряющемся расширении Вселенной.

У такого пространства никакой границы нет, так что совершенно непонятно, на какой поверхности мы можем быть записаны.

Во-вторых, чтобы соответствие работало, теория струн должна быть суперсимметричной, что порождает еще проблемы.

Наличие суперсимметричных частиц, дополнительные измерения, свернутые на микроскопическом уровне.

Эту дичь мы пока экспериментально проверить не можем.

В-третьих, если на границе комфортная теория не имеет характерных масштабов и больше похожа на фрактал,

то тогда и в объеме будет то же самое.

И мы там не сможем задать привычные массы, заряды частиц, прочие характеристики, а сможем максимум описывать какие-то поля, поля всяких искривлений, ну вот, например, черные дыры.

Ну и все.

В-четвертых, ADS-CFT-соответствие задумывалось только для упрощения описания одного фундаментального взаимодействия — гравитации.

А ведь есть же еще электромагнетизм, сильные и слабые взаимодействия.

С ними она справляется куда хуже.

В-пятых, даже если с помощью ADS-CFT-соответствия и можно будет дать какие-то предсказания для реальных объектов,

Это будут экстремальные энергии, температуры, размеры, что тоже исключает экспериментальную проверку.

Увы.

Так, ладно, все, хватит.

Может быть мы и доказали, что вселенная это голограмма, но только не наша вселенная, а какая-то странная кривая без частиц.

И вот тогда возникает вопрос, а чем вообще занимаемся и что обсуждаем все эти 20 минут?

Пока только одно недоумение.

Спокойствие, не расходимся.

Во-первых, голографичность нашего мира может возникать каким-то другим способом, который мы пока еще не открыли.

Просто о ДСЦФТ-соответствии я не мог не упомянуть, уж слишком интересная и важная для физики штука.

А во-вторых, это еще не все.

Есть же зеленая дискета.

Нам осталось накатить более утилитарные и практичные знания, и тогда вся эта история с голографическим принципом совершит новый виток и заиграет другими красками.

Оказывается, проверить экспериментально, живем ли мы в голограмме, все-таки можно.

А сам принцип изменил физику и используется в самых передовых областях науки.

В общем, сейчас сами все увидите.

Ну все, теории уже достаточно, давайте переходить к практике.

И с одной стороны звучит просто, поставить эксперимент и определить, мир голограммы или нет.

Но с другой стороны, как это сделать?

Мы же понятия не имеем, как все устроено.

К тому же, если 2D эквивалентно 3D, то как понять разницу и определить, что истинно, а что ложно?

Удивительно, но ученые из Fermilab нашли способ и в 2014 году провели эксперимент.

Задумка просто бешеная, прям научный рок-н-ролл.

Вот смотрите.

Как я уже говорил, теория относительности и квантовая физика несовместимы на масштабе Планковской длины.

Так что в гипотетической теории всего именно на этой отметке возникают какие-то структуры пространства-времени.

Часто их сравнивают с пикселями.

В целом, может быть, что-то еще и мельче есть, мы не знаем.

Но как минимум на уровне планковской длины теории предсказывают некую ступенчатость, дискретность пространства-времени.

Разглядеть эту зернистость мы, увы, не можем.

Потому что самые точные приборы на данный момент, атомные интерферометры, способны измерить величины только в 100 тысяч миллиардов раз больше, чем планковская длина.

Но для нас важно другое.

В таком случае сама запись на поверхности голограммы, если она существует, должна быть дискретной, ячеистой.

И границы этих ячеек не неподвижны.

Они испытывают квантовые флуктуации, так что при восстановлении объема возникает некий шум, некие микроскопические искажения в размерах предметов.

Это называют голографическим шумом.

И вот его обнаружить можно.

Чему способствует два факта.

Во-первых, так как информация из двух измерений размазывается на три, размеры флуктуации становятся больше.

Настолько, что их можно измерить.

Это как тень от предмета, которая может быть крупнее его самого.

Тут приблизительно то же самое.

А второе, каждая точка пространства строится не из конкретного своего участка голограммы, а со всей ее поверхности.

Так что в двух точках шум будет не абсолютно независимым, так как имеет по сути один источник.

Он будет связан, коррелирован.

И это главное его отличие от любых других шумов, которые в разных точках разные.

Так что его однозначно можно будет определить и доказать, что мы живем в голограмме.

Круто, да?

Именно это и попытались сделать в 2014 году.

Построили два интерферометра с длиной плеча 39 метров и начали искать микроскопические коррелированные флуктуации.

Через год работы опубликовали результаты, и тогда весь мир узнал, что ученые...

Ничего не нашли.

В данных не было никакого намека на голографический шум.

Так что сенсация отменилась.

Сильно это плохо?

Ну, отрицательный результат тоже результат.

Он не отменяет голографичность Вселенной, просто накладывает большие ограничения, как это может быть устроено.

Либо сам шум мельче, либо какие-то из наших предположений не верны.

Будем искать дальше.

Тем более, что детекторы гравитационных волн можно переоборудовать под поиск голографического шума.

Но что самое интересное, даже без этого ученые нашли немало областей, где голографический подход оказался полезен.

Например, для более глубокого изучения черных дыр.

Известна так называемая гипотеза об отсутствии волос у черной дыры, согласно которой любые детали объектов, попадающих в нее, не влияют на внешние параметры черной дыры.

Меняется только три величины.

Масса, заряд и угловой момент.

И, например, черная дыра из вещества со стороны ничем не будет отличаться от черной дыры из антивещества.

Поэтому их и называют лысыми, без каких-либо деталей.

Такое поведение противоречит квантовым законам, по которым никакая информация не может исчезнуть без следа.

Ты вот хоть убей, но где-то должны храниться данные, по которым можно восстановить все, что упало в черную дыру.

Какой-нибудь...

Чёрный дыр комнатзов.

Путь он неладен.

Это называют информационным парадоксом чёрных дыр.

И голографический принцип позволяет его разрешить.

Кстати, в первой итерации он был разработан как раз таки именно для этого.

Считается, всё, что происходит внутри чёрной дыры, может быть записано на её границе, вблизи горизонта событий.

Ну, хотя бы в каких-то флуктуациях гравитационного поля.

Для стороннего наблюдателя это даже визуально так, потому что из-за экстремальной гравитации ему будет казаться, что предмет бесконечно долго приближается к горизонту и остается рядом с ним навечно.

В дальнейшем информация будет уходить во Вселенную посредством излучения Хокинга, но главное, что она хоть в каком-то виде остается, а не исчезает бесследно.

Ну а с помощью ADS-CFT-соответствия, хоть и не получится напрямую описать все эти процессы, можно искать новые подходы для квантового описания черных дыр.

Но этим все не ограничивается.

ADS-CFT-соответствие можно использовать как словарь-переводчик, книгу, записанную на двух языках сразу.

И если у нас есть, например, сложная задача в гравитации, мы можем упростить ее, переведя на квантовый язык.

А можем и наоборот.

Например, так поступает при изучении сильно взаимодействующих систем.

Это, допустим, кварк-клеенная плазма, ей была заполнена вселенная в первое мгновение, или высокотемпературные сверхпроводники, которые могут изменить все в энергетике, транспорте и всем, что касается хоть какой-то электротехники.

Все это связано с описанием большого количества частиц.

И обычные расчеты производят в два этапа.

Сначала пренебрегают малыми параметрами, например, элементами, которые вносят малый вклад в эволюцию системы.

Решают упрощенную задачу.

А потом возвращают неучтенные элементы обратно, как некие возмущения.

Это чуть меняет промежуточный результат и получается окончательный ответ.

Это так и называют теория возмущений.

В сильно взаимодействующих системах это не сработает, потому что ничем пренебрегать нельзя.

Вот тут на помощь и приходит ADS-CFT соответствие.

Оказывается, если на границе описать сложную сильно взаимодействующую квантовую систему, она будет эквивалентно более простой, слабо взаимодействующей гравитационной модели в объеме.

Получается, это голографический принцип наоборот.

Такой подход уже используют, например, в Большом Адронном Коллайдере для моделирования столкновения тяжелых ионов или для сверхпроводников.

Он позволяет рассчитать плотность состояний, критические температуры и моделировать поведение проводимости.

Еще голографический принцип полезен для квантовых вычислений.

Например, он вдохновил разработку так называемых тензорных сетей.

в которых состояние системы описывается меньшим количеством переменных, что упрощает расчет.

Плюс ко всему, в квантовых вычислениях важно, чтобы информация была устойчива к шуму, к декогеренции, и голографический принцип показывает, как она может быть распределена по всей системе, аналогично тому, как информация закодирована на границе ADS-пространства, что делает ее более помехоустойчивой.

С помощью ADS-CFT-соответствия вычисляют массы мезонов и барионов.

Оно полезно для изучения флуктуации плотности в ранней Вселенной и формирования ее крупномасштабной структуры.

Его используют для описания квантовых фазовых переходов вблизи абсолютного нуля.

Это я еще не рассказал, что ADS-CFT-соответствие – мощный инструмент в теоретической физике для поиска новых подходов и принципов.

Этакая песочница, в которой удобно экспериментировать и разрабатывать новую физику.

Так что, как видите, совсем не бесполезным оказалось.

И кто знает, к чему это приведет.

Может быть, до создания телепорта и фотонного двигателя нам уже недалеко.

Вот такие дела.

Ну как вам?

Надеюсь, не слишком устали и не разочаровались.

Я сам думал, что голографический принцип – это что-то про плоскую вселенную, про иллюзорность реальности.

Но оказалось, это уж слишком смелое допущение, а на практике он полезен совсем в другом.

Но я рад, что удалось так сильно погрузиться в тему и понять, за что же хвалят это АДСЦФТ-соответствие.

Оказалось, это мощный математический инструмент, который позволяет перекинуть мостик между квантовым миром и гравитацией, описать некоторые сложные физические системы, по-другому взглянуть на черные дыры, ну и, конечно же, пободоражить воображение тем, что наш мир иллюзорен.

Теперь можно не переживать, потому что это не паранойя какая-то, а вполне здравая научная идея.

Единственное, что пока не понятно, можно ли открытие ADS-CFT-соответствия сравнить по значимости с геометрией Евклида, дифференциальным исчислением Ньютона или калибровочной инвариантностью, основой описания элементарных частиц.

Но однозначно можно утверждать, что это соответствие, как и голографический принцип в целом,

продолжает вдохновлять ученых, расширяя наше познание об устройстве Вселенной и наверняка приведет к грандиозным открытиям в будущем.

Вот теперь все.

Пишите в комментариях, что думаете по теме ролика.

Не забывайте о наших конструкторах.

Среди них есть, кстати, набор для создания голограмм.

Это отличная возможность вживую увидеть, что же они из себя представляют.

Ну и до встречи в следующих выпусках.

Пока!