Физики из национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab) объявили о том, что Holometer — устройство, которое поможет узнать, существуем ли мы все в гигантской голограмме — начало собирать данные.
Эксперимент должен подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, состоит ли наша Вселенная на самом деле из крошечных «битов» по аналогии с тем, как газетные фотографии состоят из множества точек (смотря на них фактически издалека, мы этого совсем не замечаем).
Эти основные единицы пространства и времени могут быть невероятно крошечными, в сто миллиардов раз меньше молекулы белка. И, как известно о квантовом поведении материи и энергии, эти пространственно-временные биты будут вести себя и как волны, и как частицы.
«Согласно теории, пространство состоит из неких волн, которые постоянно немного колеблются и никогда не остаются в состоянии покоя, — говорит придумавший этот эксперимент Крейг Хоган (Craig Hogan) из Чикагского университета, директор Центра астрофизики частиц при Fermilab. — Мы собираемся выяснить, является ли пространственно-временной континуум такой же квантовой системой, как и материя, которая имеет свой уровень дискретизации, называемый планковской длиной».
Как же это сделать? Квантовая теория предполагает: невозможно знать точное местоположение и точную скорость субатомных частиц. Если пространство состоит из двумерных пикселей с ограниченной информацией о точном местоположении объектов, то оно также будет подпадать под эту же теорию неопределённости.
Точно так же, как материя продолжает колебаться, даже будучи охлаждённой до абсолютного нуля, такое оцифрованное пространство должно обладать вибрациями даже в низшем энергетическом состоянии. То есть пространство принимает свойства пикселей, а значит, и принцип неопределённости.
Эксперимент Holometer предназначен для регистрации этого загадочного колебания. Удивительно простое устройство расположено в лаборатории неподалёку от Чикаго и состоит из двух мощных лазерных излучателей, направляющих пучки света сквозь специальные фильтры длиной в 40 метров.
Исследование поведения пучков света, в частности флуктуации в их яркости, должно помочь физикам выяснить, является ли мир вокруг двумерной голограммой. Если это произойдёт, физики коренным образом изменят представление о мире, так как окажется, что всё во Вселенной хранится в виде неизмеримо малых двумерных частиц. Это также укажет на то, что объём хранимой информации ограничен и не является бесконечным.
Если пространство и время являются плоскими и не существуют по законам квантового поведения, то фильтры останутся совершенно неподвижными.
Для тех, кто сумел понять все прежние рассуждения, учёные оставили кое-что «на сладкое». Они утверждают: если Вселенная является голограммой, то информация в ней не может быть полностью уничтожена. В таком случае на границе Вселенной может сформироваться 2D-отпечаток всего, содержащегося внутри, подобно тому, как голограммы сохраняют трёхмерное изображение в двумерном формате.
Хоган предупреждает, что идея Вселенной-голограммы легко вводит в заблуждение, так как показывает, что наша жизнь — своего рода иллюзия, проекция подобная телевизионному экрану. Если же Holometer найдёт основную единицу пространства, это ни в коем разе не будет означать, что нашего трёхмерного мира не существует. Однако это в корне изменит наше понимание мира.
И, кажется, так оно и будет. Во время выступления на Международной конференции по физике элементарных частиц и космологии (International Conference on Particle Physics and Cosmology) Хоган рассказал, что показали первоначальные результаты. Так, учёные выяснили, что Holometer способен измерять квантовые флуктуации в пространстве и времени, если они существуют.
Исследовательская группа ожидает, что устройство сможет собрать достаточно данных, чтобы найти ответ на этот вопрос в течение года. Если ответ окажется утвердительным, то это станет новым объяснением того, почему расширение нашей Вселенной ускоряется (традиционно его связывают с малопонятным феноменом тёмной энергии). Правда, скорее всего, такой результат опровергнет большинство известной нам информации об устройстве мира.
Сейчас команда устройства Holometer состоит из 21 сотрудника, среди которых студенты и учёные Fermilab, Массачусетского технологического института, Чикагского университета и университета Мичигана.
Подробности были опубликованы в журнале Science.
