全息宇宙:神话还是现实?深入研究现代物理学

互联新鲜事 2024-04-15 14:05:34

全息图是利用光创建的,看起来非常逼真。创建它们的过程从用激光照射物体开始。从物体反射的光穿过特殊的薄膜,记录光的干涉图案。后来,当我们移除物体时,我们照亮胶片,光线穿过图案重新创建原始物体的图像。

物理学研究表明,我们的宇宙可能是一个类似的投影,其中每个粒子、现实的每个片段都是一个更复杂系统的元素。这个概念为宇宙的结构及其与我们(这个全息现实的居民)的相互作用提供了全新的视角。

让我们从如何创建全息图开始。传统上,使用激光来制作它们,但现代商业全息图通常是在没有激光的情况下制作的。这简化了生产,但与激光全息图相比,它降低了图像质量。然而,这样的全息图非常适合大多数情况。

全息图对我们来说是三维的,尽管它们是从二维表面投影的。二维平面如何包含重建三维物体的所有信息?答案在于胶片上编码的相位信息。

继续讨论宇宙作为全息图的问题,我们将注意力转向黑洞和弦理论。在黑洞的背景下,出现了一个有趣的现象:根据视角的不同,落入黑洞的物体会经历不同的场景。对于落入黑洞的观察者来说,这个过程似乎是正常的下落。从外部观察者的角度来看,下落的物体速度减慢,最终停在黑洞的事件视界处。这样的观察者永远不会看到向内落下的物体——只能看到事件视界的二维表面。

这种现象对爱因斯坦广义相对论中的观察者等效原理提出了质疑。根据这一原理,一个观察者会看到黑洞的三维光彩,而另一个观察者会看到黑洞的严格二维形式。为了使爱因斯坦的相对论原理保持有效,有必要认识到这两种类型的观察是等效的,这导致了可以在二维中存储三维信息的想法。

在弦理论的背景下,计算结果极其复杂,科学家们使用所有可用的数学方法来解决它们。当方程写在我们熟悉的四维时空中时,它们包括重力。然而,如果问题在少一维的空间中重新表述,引力就会消失,从而简化计算。随着数学回归到更高的维度,引力又重新出现。

再次为了理解......在弦理论中,科学家利用在不同维度的空间之间移动的能力来简化计算,类似于数学中对数的使用。生成两个大数字可能很困难,但是将这些数字转换为对数,然后将它们相加,然后再将它们转换回来会使过程变得更容易。同样,在弦理论中,科学家可以选择更方便计算的维度,然后将结果转换回所需的维度。

关键问题是我们的宇宙是否真的是全息图。尽管物理学家对于如何通过实验检验这一想法尚未达成共识,但一种可能的方法是假设三维和二维空间中的信息量不同。

考虑一个由尽可能小的单位组成的空间,用立方体表示。每个立方体都包含一定量的信息。通过将它们形成一个每边有 N 个立方体的更大立方体,在三维空间中我们得到 N 个立方体的小立方体或 N 个立方体的信息位。

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