До сих пор этот принцип изучался только в экзотических пространствах с отрицательной кривизной. Это интересно с теоретической точки зрения, но такие пространства сильно отличаются от космоса в нашей собственной Вселенной. Результаты, полученные учеными из Венского технического университета (Вена), теперь показывают, что принцип голографии сохраняется даже в плоском пространстве-времени.
Голографический принципВсем известны голограммы кредитных карт или банкнот. Они двухмерны, но нам кажутся трехмерными. Наша Вселенная могла бы вести себя совершенно аналогичным образом: «В 1997 году физик Хуан Малдасена предложил идею о том, что существует соответствие между теориями гравитации в искривленных пространствах антидеситтера, с одной стороны, и квантовыми теориями поля в пространствах с одним меньшим измерением в пространстве. другое », — говорит Даниэль Грумиллер (TU Wien).
Гравитационные явления описываются в теории с тремя пространственными измерениями, поведение квантовых частиц рассчитывается в теории с двумя пространственными измерениями — и результаты обоих расчетов могут быть сопоставлены друг с другом. Такое соответствие довольно удивительно. Это все равно что узнать, что уравнения из учебника астрономии можно использовать и для ремонта CD-плеера.
Но этот метод оказался очень успешным. На сегодняшний день опубликовано более десяти тысяч научных статей о "AdS-CFT-переписке" Малдасены.Соответствие даже в плоских пространствах
Для теоретической физики это чрезвычайно важно, но, похоже, не имеет ничего общего с нашей собственной Вселенной. Видимо, мы не живем в таком антидеситтер-пространстве. Эти пространства обладают весьма своеобразными свойствами. Они изогнуты отрицательно, любой объект, брошенный по прямой линии, в конечном итоге вернется. «Наша Вселенная, напротив, довольно плоская, а на астрономических расстояниях она имеет положительную кривизну», — говорит Даниэль Грумиллер.
Однако Грумиллер в течение некоторого времени подозревал, что принцип соответствия может быть справедливым и для нашей реальной Вселенной. Чтобы проверить эту гипотезу, необходимо построить теории гравитации, которые не требуют экзотических антидеситтерских пространств, а живут в плоском пространстве.
В течение трех лет он и его команда в TU Wien (Вена) работали над этим в сотрудничестве с Эдинбургским университетом, Гарвардом, IISER Pune, MIT и Университетом Киото. Теперь Грумиллер и его коллеги из Индии и Японии опубликовали статью в журнале Physical Review Letters, подтверждающую справедливость принципа соответствия в плоской Вселенной.
Рассчитано дважды, результат тот же«Если квантовая гравитация в плоском пространстве допускает голографическое описание стандартной квантовой теорией, тогда должны быть физические величины, которые можно вычислить в обеих теориях — и результаты должны совпадать», — говорит Грумиллер. В частности, одна ключевая особенность квантовой механики — квантовая запутанность — должна появиться в теории гравитации.Когда квантовые частицы запутаны, их нельзя описать индивидуально.
Они образуют единый квантовый объект, даже если расположены далеко друг от друга. Существует мера степени запутанности в квантовой системе, называемая «энтропией запутанности».
Вместе с Арджуном Багчи, Рудранилом Басу и Максом Риглером Дэниелу Грумиллеру удалось показать, что эта энтропия запутывания принимает одно и то же значение в плоской квантовой гравитации и в квантовой теории поля низкой размерности.«Этот расчет подтверждает наше предположение, что принцип голографии может быть реализован и в плоских пространствах. Это доказательство справедливости этого соответствия в нашей Вселенной», — говорит Макс Риглер (TU Wien). «Тот факт, что мы можем даже говорить о квантовой информации и энтропии запутанности в теории гравитации, поразителен сам по себе, и вряд ли это можно было вообразить всего несколько лет назад.
Теперь мы можем использовать это как инструмент для проверки Достоверность голографического принципа и то, что этот тест работает, весьма примечательны », — говорит Даниэль Грумиллер.Однако это еще не доказывает, что мы действительно живем в голограмме, но, по-видимому, появляется все больше свидетельств справедливости принципа соответствия в нашей собственной Вселенной.