Наш мир - всего лишь голограмма?

Теория о том, что наш мир — всего лишь трехмерная иллюзия, существует уже давно, но до недавних пор не находила доказательств. Прибор под названием "Голометр", который в настоящее время разрабатывается учеными Центра астрофизических исследований лаборатории имени Ферми, возможно, перевернет наши представления об устройстве Вселенной.

Сторонники "голографической" теории исходят из того, что время и пространство не являются непрерывными, а состоят из отдельных точек — наподобие того как цифровое изображение на экране компьютера состоит из пикселей. Таким образом, увеличивая масштаб, мы получим всего лишь размытую "картинку".

Долгое время это оставалось лишь на уровне предположения. Но в 1982 году группа французских исследователей обнаружила, что в определенных условиях микрочастицы способны сообщаться друг с другом независимо от расстояния между ними.

Теоретически этот эффект был открыт еще в 1935 году Альбертом Эйнштейном и его учениками Борисом Подольским и Натаном Розеном. Они выдвинули гипотезу, согласно которой, если два связанных между собой фотона разлетаются и один из них меняет параметры поляризации, например, врезается во что-нибудь, то он исчезает, но информация о нем мгновенно переносится к другому фотону, и он становится тем, исчезнувшим! И вот почти через полвека это удалось подтвердить экспериментально.

Этим открытием французских физиков заинтересовался английский ученый Дэвид Бохм. Ему пришло в голову, что странное поведение микрочастиц — это не что иное, как ключ к тайне мироздания.

Он обратил свое внимание на голограммы, которые, по его мнению, могут быть идеальными моделями нашей Вселенной. Как вы помните, голограмма — это трехмерная фотография, сделанная с помощью лазера. Чтобы ее изготовить, нужно осветить фотографируемый предмет лазерным лучом, а после этого направить на него другой лазер. Тогда второй луч, складываясь с отраженным светом от предмета, дает интерференционную картину, которая может быть зафиксирована на пленке.

Интересно, что готовый снимок сначала выглядит как бессмысленное наслоение друг на друга разнообразных светлых и темных линий. Но стоит лишь осветить его еще одним лазерным лучом, как тотчас появляется трехмерное изображение исходного предмета. Тогда-то и можно сказать, что голограмма готова.

Однако трехмерность изображения является не единственным замечательным свойством, присущим голографической картинке. Еще одна особенность такой фотографии — подобие части всему целому. Если голограмму с изображением, например, дерева разрезать пополам и осветить лазером, каждая половина будет содержать целое изображение того же самого дерева точно такого же размера.

Если же продолжать разрезать голограмму на более мелкие кусочки, на каждом из них можно будет вновь обнаружить изображение всего объекта в целом. Получается, что, в отличие от обычной фотографии, каждый участок голограммы содержит информацию обо всем предмете, но с пропорционально соответствующим уменьшением четкости.

Исходя из этого свойства голограмм, Бохм предположил, что и взаимодействие материальных частиц — это не более чем иллюзия. На самом деле они по-прежнему представляют собой единое целое. Таким образом, и сама Вселенная является очень сложной иллюзией. Материальные объекты есть комбинации голографических частот.

"Принцип голограммы "все в каждой части" позволяет нам совершенно по-новому подойти к вопросу организованности и упорядоченности, — считает профессор Бохм. — Явное сверхсветовое взаимодействие между частицами говорит нам, что существует более глубокий уровень реальности, скрытый от нас. Раздельными мы видим эти частицы только потому, что мы видим лишь часть действительности".

Свою замысловатую теорию ученый достаточно наглядно пояснил на примере раздельной съемки рыб в аквариуме (этот пример более детально изложен в книге Майкла Талбота "Голографическая Вселенная"). Итак, представьте себе аквариум, в котором плавает несколько рыбок одного вида, при этом достаточно похожих друг на друга. Основное условие эксперимента таково — наблюдатель не может видеть аквариум непосредственно, а способен лишь наблюдать два телеэкрана, которые передают изображения от камер, расположенных одна спереди, другая сбоку аквариума. Не удивительно, что, глядя на них, он приходит к выводу, что рыбы на каждом из экранов — отдельные объекты.

Поскольку камеры передают изображения под разными углами, то в каждый конкретный момент времени рыбы выглядят по-разному, например, одну и ту же рыбку на разных экранах можно одновременно видеть и сбоку, и анфас. Но, продолжая наблюдение, через некоторое время наблюдатель с удивлением обнаруживает, что между двумя рыбами на разных экранах существует взаимосвязь. Когда одна рыба поворачивает, другая также меняет направление движения, хотя и немного по-другому, но всегда соответственно первой.

При этом если наблюдатель не владеет полной картиной ситуации, то он, скорее всего, придет к выводу, что рыбы должны как-то моментально общаться друг с другом, что это не факт случайного совпадения. Точно так же физики, не зная принципов работы "вселенского эксперимента", считают, что частицы моментально взаимодействуют друг с другом. Однако если наблюдателю объяснить, как все устроено "на самом деле", то он поймет, что его прежние выводы основаны на анализе иллюзий, которые его сознание воспринимало как реальность.

"Этот простейший опыт наводит на мысль о том, что объективной реальности не существует. Даже несмотря на ее очевидную плотность Вселенная в своей основе может являться лишь гигантской, роскошно детализированной голограммой", — считает профессор Бохм.

Окончательно же голографический принцип будет доказан, когда заработает устройство "Голометр". Детектор устроен следующим образом: лазерный луч проходит через расщепитель, образовавшиеся два луча проходят через два перпендикулярных тела, отражаясь от них, затем возвращаются назад и, сливаясь, создают интерференционную картину, по искажениям которой можно судить об изменении пространства, сжимаемого или растягиваемого гравитационной волной в разных направлениях.

"Этот прибор, "Голометр", позволит увеличить масштаб пространства-времени и увидеть, подтвердятся ли предположения о дробной структуре Вселенной", — полагает директор Центра астрофизических исследований в лаборатории имени Ферми Крейг Хоган. Как утверждают авторы разработки, первые данные, полученные при помощи прибора, начнут поступать уже в середине этого года.

Между тем, принципы голографии уже широко используются в самых разных сферах. Так, американские ученые разработали лазерную технологию, позволяющую создавать на поле боя виртуальные образы, призванные оказывать психологическое воздействие на солдат — устрашать неприятеля и поднимать боевой дух у воюющих.

Голографические картинки можно будет проецировать на любые поверхности, а также в атмосферу. Например, изображения самолетов, танков, кораблей, а также людей в военной форме помогут создать ложную иллюзию о численном превосходстве и боевой мощи противника. С помощью "виртуального оружия" можно создавать и образы различных исторических и легендарных личностей, например, знаменитых полководцев и пророков, отдающих приказы солдатам.

Буквально на днях в двух лондонских аэропортах, Манчестерском и Лутонском, появились голографические "помощники", поясняющие правила поведения в зоне контроля терминала и процедур прохождения предполетного досмотра.

Голограммы, которые с первого взгляда не так легко отличить от живых людей, были созданы компанией Musion Eyeliner. Прототипами для изображений послужили реальные сотрудники аэропорта Джон Уолш и Джули Кэппер, поэтому голограммы носят имена Джон и Джули.

Вероятно, со временем виртуально-голографические объекты все больше и больше будут сливаться с реальным миром, "реальность" которого, впрочем, как видно из вышеизложенного, лишь относительна.

Ирина Шлионская, Антон Евсеев

Мы живём в голограмме?

Случалось ли вам когда-нибудь подвергать сомнению реальность, в которой мы живём? Один учёный пошёл дальше: в настоящий момент он разрабатывает эксперимент, который может помочь выяснить, является ли наше существование результатом всемирной голограммы. Смущены? Не вы одни.

Гипотеза о голограммном строении Вселенной перегружена сложными математическими формулировками из области трудновоспринимаемой научной фантастики. Физик Крейг Хоган из Фермилаба возродил интерес к этой гипотезе, исследуя шумы, регистрируемые гравитационным телескопом GEO600.

Прежде чем понять, что же это за шум (не говоря уже о том, почему Вселенная может являться голограммой), необходимо разобраться, как работают детекторы гравитационных волн. Где возникает рябь пространства-времени? Гравитационные волны являются следствием из уравнений общей теории относительности Эйнштейна. Его знаменитая догадка о том, что пространство-время искривляется вокруг массивных объектов (таких как планеты и звёзды) послужило основой предположения, что любой движущийся космический объект должен порождать волны в пространстве-времени – аналогично тому, как лодка оставляет волновой след по мере продвижения по реке.

Так как обнаружить эти волны чрезвычайно трудно, «почувствовать» мы можем только те из них, что вызваны наиболее массивными объектами, претерпевающими какие-либо бурные процессы. В надежде на обнаружение гравитационных волн, образующихся в результате слияния чёрных дыр или вспышки сверхновых, и были сооружены гравитационные телескопы. В них используется сложная конфигурация лазеров и интерферометров. Пуская луч по 600-метровой камере-«трубе», учёные, работающие с GEO600, расщепляют его и посылают в разных направлениях.

Затем эти два компонента расщеплённого луча воссоединяются в сверхчувствительном интерферометре. Но стоит хотя бы одному из этих лучей сместиться на фазу – вследствие прохождения гравитационной волны сквозь космическое пространство, в котором мы живём, – как детектор обнаружит это и подаст соответствующий сигнал. Сдвиг по фазе Но каким образом гравитационная волна может вызывать изменения фазы лазерного луча? Согласно теории, рябь, распространяясь по пространству-времени, слегка изменяет расстояние между двумя точками. GEO600 благодаря своей высокой точности способен зафиксировать колебания атомного радиуса на участке пространства от Земли до Солнца.

Следовательно, если гравитационная волна пройдёт через близлежащий (по отношению к Земле) участок космического пространства, расстояние, которое должен будет пересечь один из лазерных лучей, едва заметно изменится, - изменится фаза луча, что и будет отмечено телескопом. Однако, несмотря на такую чувствительность, GEO600 пока не обнаружил признаков волнового колебания в исследуемом космическом регионе. Зато он зафиксировал в нём шумы. «Шумные» результаты Крейг Хоган предложил возможное объяснение этого загадочного шума. Может быть, самый точный гравитационный телескоп в мире, сооружённый для обнаружения очень крупной ряби пространства-времени, случайно захватил «ворс» самой его ткани? Согласно представлениям Эйнштейна, она должна быть гладкой и непрерывной.

Однако считается, что даже пространство-время состоит из самых крошечных пикселей, принятых в физике: 10-35 м, известных как планковская длина. Это одна десятитриллионная триллионной диаметра атома водорода. GEO600 не рассчитан на столь малые величины. Вот тут и начинается загадка.



Голограммная Вселенная? GEO600 может проводить исследования в масштабах около 10-16 м, но если улавливаемый им шум связан со структурой пространства-времени, то что происходит? Телескоп работает с величинами в 10 000 000 000 000 000 000 больше планковской длины, так что квантовая «ворсистость» функционирует в гораздо больших шкалах, чем предполагалось ранее (если пространство-время имеет шаг квантования, то квантовые колебания должны возникать на шкале ближе к планковской длине). А теперь мы погружаемся в область аномальной физики, где наши представления о Вселенной могут измениться раз и навсегда.

В ранние 1990-е физик из Флоридского университета Чарльз Торн выдвинул гипотезу голограммной Вселенной. Согласно видению Торна, столь знакомый и любимый нами трёхмерный мир в действительности является голограммой, спроецированной из наиболее отдалённых космических областей. Проще всего понять это, представив, что мы находимся на горизонте событий Вселенной, а любой 3D-объект, включая нас самих, спроецирован с 2D-оболочки. То есть, по сути, мы – проекция. Идея о том, что информация в действительности закодирована в горизонте событий, берёт начало от «парадокса чёрной дыры», потрясающего спора авторитетных физиков Кипа Торна, Стивена Хокинга и Джона Прескилла. «Когда объект падает в чёрную дыру, пересекая горизонт событий, квантовая информация, содержащаяся в последнем, может быть зашифрована, чтобы раскрыть информацию о внутреннем содержании. Следовательно, информация никуда не исчезает. Если информация о содержимом чёрной дыры закодирована в её событийном горизонте, то учёные находятся на пути к проведению аналогии со Вселенной: информация о её содержимом может также быть закодирована в её горизонте событий». (Журнал Astroengine, 20.01.2009) Голометр Стоит отметить, что физических доказательств этой довольно спорной гипотезы пока не существует. На сегодняшний день она остаётся лишь сложным математическим следствием, вытекающим из теории чёрных дыр.

Однако, вдохновлённый зафиксированными GEO600 шумами и Торновской гипотезой, Крейг Хоган в настоящее время занят сооружением улучшенной модели гравитационного телескопа, который… не будет искать гравитационные волны. Если Вселенная действительно является проекцией с горизонта событий, то эта проекция должна быть ворсистой. Хотя вся информация в горизонте закодирована в «битах» планковской шкалы, к тому времени, когда проекция через миллиарды световых лет достигнет нашего местоположения, эти «биты» должны увеличиться – подобно свету, падающему из прожектора на стену. Чем меньше масштаб, тем более ворсиста проекция. Это можно сравнить с масштабированием изображения: чем меньше разрешение, тем менее отчетлива и более пикселизирована картинка. Итак, Хоган с коллегами разработали голографический интерферометр, или голометр, для работы с ещё меньшими масштабами, чем «берёт» GEO600. Что он может найти? Хоган надеется обнаружить ещё более интенсивные «помехи».



Человеческий мозг вряд ли способен представить, как Вселенная может быть трёхмерным отображением её двухмерного горизонта событий. Даже если шумы существуют и на меньших шкалах, это ещё не означает, что концепция голограммной Вселенной верна. Вполне возможно, что это (шумы) – очередной феномен, который математики и физики пока не могут объяснить. Однако как бы то ни было, эта трудная для понимания теория и связанный с ней сложный проект Фермилаба, без сомнения, расширят наше представления о том, как функционирует Вселенная в наименьших своих масштабах.

 Подготовлено по материалам www.news.discovery.com