14 november 2019

Het heelal een hologram? Yep zou kunnen….. héééél misschien


Al een poosje doet de theorie de ronde dat het heelal wellicht een hologram is, dat we leven in een holografisch universum – lees ook Olaf’s blog van een tijdje terug erover. We denken in drie ruimtedimensies en één tijdsdimensie te leven, maar volgens het holografische principe (waar onze landgenoot en Nobelprijswinnaar Gerard”t Hooft veel denkwerk over heeft verricht) zouden we net zo goed in een tweedimensionaal heelal kunnen leven, net zoals we in tweedimensionale hologrammen denken een derde dimensie te kunnen zien, waarmee diepte wordt gesuggereerd. In 1997 kwam de natuurkundige Juan Maldacena met een beroemd geworden theorie, waarmee hij een verband legde tussen zwaartekracht in gekromde anti-de-sitter-ruimte (AdS) en kwantumveldtheorieën (Engelse afkorting: CFT) met minder dimensies dan het onze, de AdS/CFT correspondentie. Maldacena’s artikel – The Large N limit of superconformal field theories and supergravity – is nadien in meer dan tienduizend (!) wetenschappelijke artikelen geciteerd!

Ruimtetijd nabij een zwart gat in een holografisch universum. De ruimtetijd is hier vijfdimensionaal, maar alles daarin wordt geprojecteerd op een vierdimensionale bol. (Credit: Scientific American).

Eén ‘maar’ bij de AdS/CFT correspondentie: hij is alleen geldig in een heelal zonder vlakke ruimte, in een heelal waarvan de ruimte negatief gekromd is. Da’s een probleem, want alle waarnemingen duiden er op dat ons heelal extreem vlak is, dat het ‘plat’ is. Tsja, wat heb je dan aan zo’n theorie, als de werkelijkheid anders is? Een half jaartje terug verscheen er echter een vakartikel op de arXiv van een viertal natuurkundigen, onder leiding van Daniel Grumiller (TU Wenen). In dat artikel, genaamd Entanglement entropy in Galilean conformal field theories and flat holography, komen zij tot de conclusie dat het correspondentie principe en daarmee ook het holografische principe óók in vlakke ruimte te gebruiken is, dus in ruimte die we in ons heelal hebben. Ook hier is echter een duidelijke ‘maar’ te onderscheiden: de correspondentie werkt alleen bij bepaalde situaties, namelijk als we de standaard kwantumtheorie nemen, waarbij de entropie van de verstrengeling als maat wordt genomen. Kwantumverstrengeling is de eigenschap dat afzonderlijke elementaire deeltjes die een verstrengeld paar vormen als één deeltje kunnen worden opgevat en dat veranderingen aan één van de deeltjes direct van invloed zullen zijn op het andere deeltje, ongeacht hoever ze zich van elkaar bevinden. Grumillers’ team zag dat de entropie van de verstrengeling bij zwaartekracht in een heelal met vlakke ruimte net zo groot is als bij een kwantumveldtheorie met minder dimensies. De standaard en holografische versies zijn wiskundig dus gelijkwaardig.

Daniel Grumiller (TU Wien)

Nou is ons heelal iets anders dan een standaard kwantumtheorie, dus op dit moment kunnen we alleen zeggen dat het holografische principe in bepaalde situaties in een vlak heelal kán werken en dat we nog helemaal niet kunnen zeggen dat ons heelal een hologram is. Die bepaalde situaties werken zoals gezegd met entropie van de verstrengeling, een term die we eerder deze week ook al hebben gehoord, namelijk in de lezing die Erik Verlinde gaf op Fysica 2015. En de verstrengeling kwamen we ook al tegen in het ER=EPR verhaal, waar dezelfde Maldacena van hierboven mee te maken heeft. Kortom, er zweeft iets van kosmische verstrengeling in de lucht. 😀 Bron: TU Wenen + Koberlein.

Comments

  1. Ha, mijn favoriete onderwerp! Mag ik even schaamteloos inhaken?
    Mijn boek ‘Tijdloos’ wordt hier toch al geadverteerd…
    En ja, de theorie van Gerard ‘t Hooft komt daarin voor.
    De hoofdpersoon en zijn nieuwe vriendin filosoferen namelijk over de oorsprong van ruimte en tijd.
    En op enig moment verzucht de hoofdpersoon dat het weleens zo zou kunnen zijn dat ons bestaan niet echt is.

    Stel je voor: het universum is daadwerkelijk een hologram, en in dat hologram heb ik een roman geschreven waarin dat wordt gesteld. En in datzelfde hologram probeer ik jullie nu te overtuigen van die theorie én probeer ik jullie credits uit jullie zak te kloppen door mijn boek te kopen. Want ook deze ‘sim’ moet leven en voor niets gaat de zon op in ons hologram… 😉

    Meteen nog even inhaken op een eerdere blog over dark matter en dark energy. Daarin stond te lezen dat dark matter weleens transparant zou kunnen zijn. Nou, dat sluit aardig aan bij het idee dat we in een hologram leven. Sterker nog, ik durf wel te stellen dat dark matter het spul is waarvan het hologram is gemaakt!
    Ach ja, ik ben schrijver, dus hoef ik niks te bewijzen. Ik mag lekker fantaseren. 🙂

    Sybold Deen

    • Hephaistos zegt

      Goed, maar daarmee ontstijg je nauwelijks het niveau van de HTK-kosmologen die deze website al (te) lang teisteren 😛

      • Ho ho, de HTK-kosmologen pretenderen dat ze aan wetenschap doen en zijn vaak op het irritante af overtuigd van hun eigen gelijk. Ik schrijf fictie in de hoop mensen na te laten denken over dit soort onderwerpen. Ik stel beslist niet dat ik aan wetenschap doe en ik twijfel aan alles.

        Sybold Deen

        • Dat is het nu precies,, wat dimensies betreft denken we veel te “moeilijk”.
          Een vierde dimensie bijvoorbeeld, is mogelijk dichterbij dan men denkt,
          namelijk onze eigen fantasieën en bevattingsvermogen.

          ( hier ga ik mijn jatten branden op glad ijs 🙂 )

  2. Monique zegt

    Het universum als hologram. Het is geen gekke gedachte, het zou zomaar kunnen.
    Alles wat we niet waarnemen is er wel, maar op een andere manier. Zoals microwaves e.d. Maar…wat zijn wij dan, waar bevinden wij ons? Leven wij fotografisch gezien in een negatief en beleven we de geprojecteerde of gereflecteerde werkelijkheid? Zijn wij de ‘guppies’ in een gigantisch aquarium, waar het onzichtbare water dark matter is? Het aquarium ziet er dan uit als een diabolo stel ik mij zo voor (i.v.m. de oerknal)
    Smiley

  3. Éen stukje uit de comments heb ik iig kunnen ontrafelen…
    “HTK-Kosmologen”.

    Mies.

    • Monique zegt

      😀 Ja, ook daar kan ik mij wel iets bij voorstellen. Iets kunnen bedenken, inbeelden en interpreteren is ook een vak apart 😉

  4. De berekeningen van Grummiler cum suis over de entropie van de verstrengeling in een tweedimensionale conformele veldtheorie zijn alles behalve HTK-kosmologie, Dus op zich is dat idee van een universum als hologram niet onder die categorie te plaatsen. Alleen is het allemaal nog theoretisch en zitten er heel veel ‘als-dan’ situaties in, die nog ver weg staan van het werkelijke universum.

  5. Het lastige blijft het begrijpen van die kwantum verstrengeling. Hoe werkt dit precies?
    Als je alleen al naar het casino gaat dan zie je dat bij kansspelen het soms lijkt dat objecten een soort geheugen hebben. Sommige objecten komen op een bepaald moment vaker terug. Alsof er een soort kuil gegraven wordt die je niet ziet. Het voorspellen van die kuil is dan weer onmogelijk. We zien dit geheugen ook terug in de biologie trouwens. Er lijkt op het kleinste niveaus een lading en ontlading van informatie plaats te vinden. Is het bestaan van Lorenz, suppersymmetrische of virtuele deeltjes wel de juiste benadering hiervoor. Is er wel een koppeling tussen deeltjes of gewoon een extra kracht die ervoor zorgt dat deeltjes een geheugenspoor achterlaten?

    • Da’s het lastige aan die kwantumverstrengeling: men weet niet hoe dit kan. Deeltjes die tot een verstrengeld paar behoren en die elk aan één kant van het heelal staan, dus heel ver van elkaar verwijderd, kunnen toch direct met elkaar reageren. Als de spin van één van de twee draait, dan draait de spin ook direct van het andere deeltje, ook al staat dat miljarden lichtjaren ver weg. Eén theorie die het probeert te verklaren is die van de verborgen variabelen, die deeltjes met zich mee zouden voeren. Zie http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement#The_hidden_variables_theory

      • Enceladus Enceladus zegt

        Een hologram zou dat heel goed kunnen verklaren, want dan worden die twee deeltjes (en meteen ook alles in het universum) elders aangestuurd. Klinkt ongelooflijk en vooral overweldigend.

        groet,
        Gert (Enceladus)

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: