问伊森:我们的宇宙可以成为全息图吗?

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全息图是人类创造的最有​​趣的“平坦”物体之一。 对二维平面上的三维图像的全部信息进行编码后,全息图会随着视角的变化而改变其外观。 我们对宇宙的理解有许多补充说明,我们世界的三个维度的概念之所以存在,仅是因为我们只能感知到三个; 实际上,可能还有更多。 此外,从某个角度观察,我们极有可能是所有人都具有大量维度的全息投影。 读者想了解有关此主题的更多信息,并询问:
全息宇宙似乎为许多问题提供了解释。 假设这种观点是正确的,那么二维表面和三维表示之间的关系是什么? 普通全息图的示例​​是否适合对此主题进行反射?


我们遇到了全息图,但大多数人不知道结果如何。 他们背后的科学实际上是惊人的。



摄影很简单:您需要获取物体发射或反射的光,将其聚焦通过镜头并将其捕获在平坦的表面上。 这不仅是摄影的方法,而且在任何给定时间的眼睛都是这样的:您的眼睛中的透镜聚焦光,并在其背面粘着圆锥体,将其记录下来,将其发送到处理光并产生图像的大脑。

但是,使用特殊的乳剂和相干光(例如激光),可以创建对象的整个光场图,即全息图。 您可以准确记录密度,纹理,透明度等的所有变化。 如果正确突出显示此平面二维地图,它将显示可以从您的角度获得的全套三维信息,但是令人惊讶的是,它可以在任何角度执行此操作。 将其打印在金属膜上后,您会得到普通的全息图。



在我们感知的宇宙中,我们可以使用三个空间维度。 但是,如果还有更多呢? 我们的三维宇宙是否可以以规则的全息图(二维表面)编码关于三维宇宙的完整信息集的方式,包含有关具有四个或更多个维度的现实的编码信息? 事实证明,也许-由此产生了一些非常有趣的可能性,但它们在理解上也有重要的局限性。

我们的宇宙可能变成全息图的想法来自弦论。 弦理论源于这种假设-弦模型-解释了质子,中子和其他具有复合结构的重子(和介子)内部发生的强相互作用。 没错,她发表了一堆与实验不符的毫无意义的预测,例如关于自旋等于2的粒子的存在。 但是人们看到,如果您非常强烈地提高能量到普朗克尺度,那么弦平台可以将所有已知的基本相互作用与重力结合在一起-弦理论由此诞生。 但是,实现物理学“圣杯”的尝试的独特性(或劣势,如何看待)是,它绝对需要在其他维度上工作。 因此出现了一个问题-如何从具有大量空间理论的三个空间维度中获得宇宙? 以及哪些弦理论,因为可以有很多,对吧?



从不同的角度来看,也许这些字符串理论模型的不同版本实际上是一个基本理论的不同部分。 在数学中,两个等效的系统称为对偶系统,与全息图有关的意外发现之一表明,有时两个对偶系统的维数不同。 物理学家对此发现感到非常高兴,因为物理学家Juan Muldacena于1997年提出了“ AdS / CFT对应关系 ”,这表明我们具有三个维度(和时间)的量子场论描述了基本粒子及其相互作用,这是宇宙对时空的对偶。具有大量尺寸( anti-de Sitter空间 )的物体在引力量子理论中起作用。



到目前为止,我们发现的所有对偶关系都将较高维度空间的属性及其边界与较少数目的维度相关联:测量值减少了一个。 尚不清楚我们是否可以从10维弦论转变为3维宇宙,从而使它们彼此对偶。 我们创建的二维全息图仅编码三维信息。 我们无法在二维全息图或一维的三维宇宙中对三维信息进行编码。



具有不同尺寸的两个空间的对偶性的另一个有趣特征是,具有较少尺寸的表面上的信息少于由该表面界定的整个空间的体积。 因此,如果您可以测量表面上发生的任何事情,则可以找出体积内部正在发生的事情。 一部分中发生的事情可能与另一处发生的事情有关,而不是独立发生。 看起来似乎很奇怪,但是这里值得回顾一下量子纠缠,以及对纠缠系统中一个成员的性质的测量如何立即告诉您有关另一个的信息。 全息图可能与此自然特征相关联。



对偶是一个数学事实,也是一种有趣的物理可能性。 这会导致对我们的宇宙有更深的了解吗? 这是可能的,但到目前为止,我们尚不清楚其后果会扩展到什么程度,以及它是否对我们开放,从轨距理论向如此令人垂涎的量子引力过渡。 但是有希望。 如果宇宙真的变成了全息图,那么后果就是如此!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402137/


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