Vedecký experiment nemeckých vedcov s názvom GEO600 na hľadanie gravitačných vĺn, ktorý prebieha už sedem rokov, podľa časopisu New Scientist priniesol neočakávané výsledky.
Fyzici pomocou špeciálneho zariadenia - interferometra - vedecky potvrdili jeden zo záverov Einsteinovej teórie relativity.
Podľa tejto teórie existujú vo vesmíre tzv. Gravitačné vlny - poruchy gravitačného poľa, „vlnenie“látky časopriestoru.
Gravitačné vlny sa šíria rýchlosťou svetla a pravdepodobne vytvárajú nerovnomerné hromadné pohyby veľkých astronomických objektov: vznik alebo zrážka čiernych dier, výbuchy supernov atď.
Veda vysvetľuje nepozorovateľnosť gravitačných vĺn tým, že gravitačné účinky sú slabšie ako elektromagnetické. Vedci, ktorí začali experiment experimentovať už v roku 2002, očakávali odhalenie týchto gravitačných vĺn, ktoré by sa neskôr mohli stať zdrojom cenných informácií o tzv. Temnej hmote, ktorá v podstate pozostáva z nášho vesmíru.
GEO600 doteraz nebol schopný zistiť gravitačné vlny, avšak vedcom sa pomocou zariadenia podarilo v poslednom polstoročí urobiť najväčší objav v oblasti fyziky.
Po mnoho mesiacov nedokázali odborníci vysvetliť povahu podivných zvukov, ktoré narúšajú fungovanie interferometra, kým náhle neobjasnil fyzik z vedeckého laboratória Fermilab vysvetlenie.
Podľa hypotézy Craiga Hogana sa prístroj GEO600 zrazil so základnou hranicou vesmírneho kontinua - bodom, v ktorom vesmírny čas prestáva byť kontinuálnym kontinuom, ktorý opísal Einstein, a rozpadne sa na „zrná“, akoby sa fotografia niekoľkokrát zväčšila na zhluk samostatných bodov …
Propagačné video:
„Vyzerá to, že GEO600 narazil na mikroskopické kvantové výkyvy časopriestoru,“navrhol Hogan.
Ak vám táto informácia nevyzerá dosť senzačne, počúvajte ďalej: „Ak GEO600 narazí na to, čo predpokladám, znamená to, že žijeme v obrovskom vesmírnom holograme.“
Samotná myšlienka, že žijeme v holograme, sa môže zdať smiešna a absurdná, je to však len logické pokračovanie nášho chápania povahy čiernych dier na základe úplne preukázateľného teoretického základu.
Kupodivu by „teória hologramu“významne pomohla fyzikom konečne vysvetliť, ako vesmír funguje na základnej úrovni.
Hologramy, ktoré sú nám známe (napríklad na kreditných kartách), sa nanášajú na dvojrozmerný povrch, ktorý sa začína javiť trojrozmerný, keď ho lúč svetla dopadne v určitom uhle.
V 90. rokoch minulého storočia laureát Nobelovej ceny za fyziku Gerardt Huft z Utrechtskej univerzity (Holandsko) a Leonard Susskind zo Stanfordskej univerzity (USA) navrhli, aby sa podobný princíp mohol uplatniť na celý vesmír. Samotná naša každodenná existencia môže byť holografickou projekciou fyzikálnych procesov, ktoré sa vyskytujú v dvojrozmernom priestore.
Je veľmi ťažké uveriť v „holografický princíp“štruktúry vesmíru: je ťažké si predstaviť, že sa prebudíte, kefujete si zuby, čítate noviny alebo pozeráte televíziu len preto, že niekde na okraji vesmíru sa narazilo niekoľko obrovských vesmírnych objektov.
Zatiaľ nikto nevie, čo pre nás bude „život v holograme“znamenať, ale teoretickí fyzici majú veľa dôvodov domnievať sa, že určité aspekty holografických princípov fungovania vesmíru sú realitou.
Závery vedcov sú založené na základnej štúdii vlastností čiernych dier, ktorú uskutočnil slávny teoretický fyzik Stephen Hawking spolu s Rogerom Penroseom.
V polovici 70-tych rokov vedec študoval základné zákony, ktorými sa riadi vesmír, a ukázal, že z Einsteinovej teórie relativity nasleduje vesmírny čas, ktorý začína vo Veľkom tresku a končí čiernymi dierami.
Tieto výsledky poukazujú na potrebu skombinovať štúdium teórie relativity s kvantovou teóriou. Jedným z dôsledkov tejto kombinácie je tvrdenie, že čierne diery v skutočnosti nie sú úplne „čierne“: v skutočnosti emitujú žiarenie, ktoré vedie k ich postupnému odparovaniu a úplnému vymiznutiu.
Vzniká teda paradox, nazývaný „informačný paradox čiernych dier“: vytvorená čierna diera stráca svoju hmotu a vyžaruje energiu. Keď čierna diera zmizne, stratia sa všetky absorbované informácie. Podľa zákonov kvantovej fyziky však informácie nemožno úplne stratiť.
Hawkingov protiklad: intenzita gravitačných polí čiernych dier je nepochopiteľná, zatiaľ zodpovedá zákonom kvantovej fyziky. Hawkingov kolega, fyzik Bekenstein, predložil dôležitú hypotézu, ktorá pomáha vyriešiť tento paradox.
Predpokladal, že čierna diera má entropiu úmernú ploche jej podmieneného polomeru. Toto je druh teoretickej oblasti, ktorá maskuje čiernu dieru a označuje bod bez návratu hmoty alebo svetla. Teoretickí fyzici dokázali, že mikroskopické kvantové fluktuácie podmieneného polomeru čiernej diery môžu kódovať informácie, ktoré sú vo vnútri čiernej diery, takže v čase jej vyparovania a vymiznutia nedochádza k strate informácií, ktoré sa nachádzajú v čiernej diere.
Dá sa teda predpokladať, že trojrozmerná informácia o pôvodnej látke môže byť úplne zakódovaná do dvojrozmerného polomeru čiernej diery vytvorenej po jej smrti, približne ako trojrozmerný obraz objektu je zakódovaný pomocou dvojrozmerného hologramu.
Zuskind a Huft zašli ešte ďalej a aplikovali túto teóriu na štruktúru vesmíru, založenú na skutočnosti, že vesmír má aj podmienený polomer - hraničnú rovinu, za ktorou svetlo ešte nedokázalo preniknúť za 13,7 miliárd rokov existencie Vesmíru.
Juan Maldacena, teoretický fyzik na Princetonskej univerzite, dokázal dokázať, že rovnaké fyzikálne zákony budú fungovať v hypotetickom päťdimenzionálnom vesmíre ako v štvorrozmernom priestore.
Podľa Hoganovej teórie holografický princíp existencie Vesmíru radikálne mení náš známy obraz časopriestoru. Teoretickí fyzici sa dlho domnievali, že kvantové efekty môžu spôsobiť, že časoprostor bude chaoticky pulzovať v malom merítku.
Pri tejto úrovni pulzácie sa tkanivo kontinua časopriestoru stáva zrnitým a akoby akoby bolo vyrobené z najmenších častíc, podobných pixelom, iba stovky miliárd krát menšie ako protón. Táto miera dĺžky je známa ako „Planckova dĺžka“a predstavuje číslo 10 až 35 m.
V súčasnosti sa základné fyzikálne zákony testovali empiricky až do vzdialenosti 10 - 17 a Planckova dĺžka sa považovala za nedosiahnuteľnú, kým si Hogan neuvedomil, že holografický princíp všetko mení.
Ak je priestorovo-časové kontinuum granulovaný hologram, potom môže byť vesmír predstavovaný ako guľa, ktorej vonkajší povrch je pokrytý najmenšími povrchmi dlhými 10 až 35 m, z ktorých každý nesie určitú informáciu.
Holografický princíp hovorí, že množstvo informácií pokrývajúcich vonkajšiu časť sféry-vesmír musí zodpovedať počtu bitov informácií obsiahnutých vo vnútri odmerného vesmíru.
Pretože objem sférického vesmíru je omnoho väčší ako celý jeho vonkajší povrch, vyvstáva otázka, ako je možné tento princíp dodržať? Hogan navrhol, že kúsky informácií, ktoré tvoria „vnútro“vesmíru, by mali byť väčšie ako Planckova dĺžka. „Inými slovami, holografický vesmír je ako nejasný obraz,“hovorí Hogan.
Pre tých, ktorí hľadajú najmenšie častice vesmírneho času, je to dobrá správa. "Na rozdiel od bežných očakávaní je mikroskopická kvantová štruktúra ľahko dostupná na štúdium," uviedol Hogan.
Zatiaľ čo častice s rozmermi rovnými Planckovej dĺžke nie je možné zistiť, holografická projekcia týchto „zŕn“je približne 10 až 16 m. Keď vedec urobil všetky tieto závery, uvažoval, či je možné experimentálne určiť toto holografické rozostrenie vesmíru. čas. A potom prišiel GEO600 k záchrane.
Zariadenia ako GEO600, ktoré sú schopné detegovať gravitačné vlny, fungujú na tomto princípe: ak gravitačná vlna prechádza cez ňu, roztiahne priestor v jednom smere a stlačí ho v druhom.
Na meranie tvaru vlny vedci usmerňujú laserový lúč cez špeciálne zrkadlo nazývané rozdeľovač lúčov. Rozdeľuje laserový lúč na dva lúče, ktoré prechádzajú cez 600 metrov kolmé tyče a vracajú sa späť.
Spätné lúče sa opäť kombinujú do jedného a vytvárajú interferenčný obrazec svetlých a tmavých oblastí, kde svetelné vlny buď zmiznú, alebo sa navzájom zosilnia. Akákoľvek zmena polohy týchto úsekov naznačuje, že sa zmenila relatívna dĺžka tyčí. Experimentálne je možné zistiť zmeny v dĺžke menšej ako je priemer protónu.
Keby GEO600 skutočne zistil holografický šum z kvantových vibrácií časopriestoru, bol by to pre vedcov dvojsečný meč: na jednej strane by hluk zasahoval do ich pokusov „zachytiť“gravitačné vlny.
Na druhej strane by to mohlo znamenať, že vedci dokázali urobiť oveľa zásadnejší objav, ako sa pôvodne predpokladalo. Existuje však určitá irónia osudu: zariadenie určené na zachytenie vĺn, ktoré sú dôsledkom interakcie najväčších astronomických objektov, bolo nájdené niečo také mikroskopické ako „zrná“časopriestoru.
Čím dlhšie vedci nedokážu odhaliť záhadu holografického hluku, tým naliehavejšia je otázka ďalšieho výskumu týmto smerom. Jednou z možností pre výskum môže byť návrh takzvaného atómového interferometra, ktorého princíp činnosti je podobný ako pri GEO600, ale namiesto laserového lúča sa použije prúd atómov s nízkou teplotou.
Čo bude znamenať objav holografického šumu pre ľudstvo? Hogan je presvedčený, že ľudstvo je o krok ďalej od odhalenia množstva času. "Toto je najmenší možný časový interval: dĺžka Planck delená rýchlosťou svetla," hovorí vedec.
Avšak najviac zo všetkých možných objavov pomôže vedcom, ktorí sa snažia kombinovať kvantovú mechaniku a Einsteinovu teóriu gravitácie. Najobľúbenejšie vo vedeckom svete je teória strún, ktorá podľa vedcov pomôže popísať všetko, čo sa deje vo vesmíre na základnej úrovni.
Hogan súhlasí s tým, že ak sa preukážu holografické princípy, nebude sa ďalej uvažovať o prístupe k štúdiu kvantovej gravitácie mimo kontextu holografických princípov. Naopak, bude to podnet na preukázanie teórie strún a maticovej teórie.
"Možno máme prvý dôkaz o tom, ako vesmírny čas vyplýva z kvantovej teórie v našich rukách," uviedol vedec.