Um holograma é um dos objetos "planos" mais interessantes criados pelo homem. Codificando informações completas sobre uma imagem tridimensional em um plano bidimensional, os hologramas mudam de aparência com uma mudança de perspectiva. Muitas adições à nossa compreensão do Universo dizem que o conceito de três dimensões do nosso mundo existe apenas porque não podemos perceber mais do que três; de fato, pode haver mais. Além disso, existe uma possibilidade tentadora de que todos nós somos uma projeção holográfica do universo com um grande número de dimensões, observadas de uma certa perspectiva. O leitor deseja saber mais sobre este tópico e pergunta:
O universo holográfico parece fornecer explicações para muitas questões. Supondo que essa visão esteja correta, qual é a relação entre uma superfície bidimensional e uma representação tridimensional? Um exemplo de holograma comum é adequado para reflexão sobre esse assunto?
Conhecemos hologramas, mas a maioria das pessoas não sabe como elas acabam. A ciência por trás deles é realmente incrível.
A fotografia é uma coisa simples: você precisa capturar a luz emitida ou refletida pelo objeto, focalizá-la através da lente e capturá-la em uma superfície plana. É assim que não só a fotografia funciona, mas também os olhos a qualquer momento: a lente do olho focaliza a luz e as varas com cones nas costas registram-na, enviando-a ao cérebro que processa a luz e produz uma imagem.
Porém, usando uma emulsão especial e luz coerente (por exemplo, um laser), você pode criar um mapa de todo o campo de luz do objeto, que é um holograma. Você pode registrar com precisão todas as alterações de densidade, textura, transparência e muito mais. Se você destacar corretamente esse mapa bidimensional plano, ele mostrará o conjunto completo de informações tridimensionais que podem ser obtidas do seu ponto de vista, mas é surpreendente que ele possa fazer isso em qualquer ponto de vista. Depois de imprimi-lo em um filme de metal, você obtém um holograma comum.
No universo que percebemos, existem três dimensões espaciais disponíveis para nós. Mas e se houver mais? O nosso universo tridimensional pode conter informações codificadas sobre a realidade com quatro ou mais dimensões, da maneira que um holograma regular, uma superfície bidimensional, codifica um conjunto completo de informações sobre um universo tridimensional? Acontece que talvez - e a partir disso surjam algumas possibilidades muito engraçadas, mas elas também têm limitações importantes para a compreensão.
A idéia de que nosso universo poderia se tornar um holograma veio da teoria das cordas. E a teoria das cordas surgiu da suposição - o modelo das cordas - que explica as fortes interações que ocorrem no interior de prótons, nêutrons e outros bárions (e mésons) que possuem uma estrutura composta. É verdade que ela emitiu um monte de previsões sem sentido que não correspondem a experimentos, por exemplo, sobre a existência de uma partícula com um giro igual a dois. Mas as pessoas viram que, se você puxar energia com muita força, na escala de Planck, a plataforma de cordas poderá combinar todas as interações fundamentais conhecidas com a gravidade - e assim nasceu a teoria das cordas. Mas a peculiaridade (ou desvantagem, como olhar) dessa tentativa de alcançar o "Santo Graal" da física é que ela absolutamente precisa trabalhar em dimensões adicionais. Então surgiu a questão - como obter nosso Universo, com três dimensões espaciais, de uma teoria com um grande número delas? E qual das teorias das cordas, pois pode haver muitas, certo?
Talvez essas diversas versões dos modelos da teoria das cordas sejam na verdade partes diferentes de uma teoria fundamental, vistas de uma perspectiva diferente. Em matemática, dois sistemas equivalentes são chamados de sistemas duplos, e uma das descobertas inesperadas relacionadas ao holograma sugere que, às vezes, dois sistemas duplos têm um número diferente de dimensões. Os físicos ficaram muito felizes com essa descoberta, já que em 1997 o físico Juan Muldacena propôs uma “
correspondência AdS / CFT ”, que sugeria que nosso Universo com três dimensões (e tempo), com teorias quânticas de campo descrevendo partículas elementares e suas interações, é dual ao espaço-tempo com um grande número de dimensões (espaço
anti-de Sitter ) desempenhando um papel na teoria quântica da gravidade.
Até agora, todas as dualidades que descobrimos correlacionam as propriedades do espaço de dimensões mais altas e seus limites com um número menor de dimensões: uma diminuição de medidas em uma. Ainda não está claro se podemos passar de uma teoria das cordas de 10 dimensões para um universo tridimensional, de modo que elas sejam duplas. Os hologramas bidimensionais que criamos codificam apenas informações tridimensionais. Não podemos codificar informações quadridimensionais em um holograma bidimensional ou em um universo tridimensional em uma dimensão.
Outra característica interessante da dualidade de dois espaços com dimensões diferentes é menos informações em uma superfície com menos dimensões do que no volume de todo o espaço delimitado pela superfície. Portanto, se você puder medir qualquer coisa que aconteça na superfície, poderá descobrir o que está acontecendo dentro do volume. O que acontece em uma parte do volume pode estar relacionado ao que acontece em outro local e não acontecer de forma independente. Pode parecer estranho, mas aqui vale a pena recordar o entrelaçamento quântico e como a medição das propriedades de um membro de um sistema entrelaçado informa instantaneamente informações sobre outro. É possível que o holograma esteja associado a esse recurso da natureza.
A dualidade é um fato matemático e uma possibilidade física intrigante. Isso levará a uma compreensão mais profunda do nosso universo? É possível, mas até agora não sabemos exatamente até que ponto suas conseqüências se estendem, e se isso nos abrirá a transição da teoria dos medidores para a tão desejada gravidade quântica. Mas há esperança. Se o universo realmente for um holograma, isso terá exatamente essas consequências!