Det står skrivet på universums yta
Stephen Hawkins är en av världens mest legendariska och mytomspunna fysiker. Ett av hans mest kända arbeten rör svarta hål.
I mitten av 1970-talet kom han fram till att svarta hål inte var komplett svarta utan att en viss strålning kunde undkomma gravitationen. Svarta hål dunstar t.o.m. med tiden bort och försvinner efter många miljarder år. Svarta hål bör dock innehålla en kollapsad stjärna och lite annat som det har plockat på sej. Vart tar det vägen när det svarta hålet dunstar bort? De fysiska lagarna tycktes inte kunna acceptera något scenario. Information kan aldrig förstöras men här tycktes den inte heller kunna bevaras.
"All of physics as we know it is conditioned on the fact that information is conserved, even if it's badly scrambled," Susskind says.
Detta kallas the black hole information paradox. 1997 slog Hawkins vad om att informationen kunde förstöras.
Samma år , 1997, skapade Juan Maldacena ett teoretiskt universum utifrån strängteorin, som hade fem stora rumsdimensioner och ett rumtidskontinuum vrängt som en kringla. Gravitationen var också förklarad i denna teoretiska modell.
Detta verkar ju ointressant eftersom vi inte verkar bo i ett sånt universum. Vår universum förefaller t.ex att ha tre stora rumsdimensioner.
Hela fysikervärlden blev dock grymt imponerade av den matematiska elegansen i teorin och en del av implikationerna.
Det femdimensionella universumet hade en fyrdimensionell yta och strängarna inuti de fem dimensionerna motsvarades exakt av partiklar i de fyra dimensionerna. Alla händelser på ytan motsvaras av händelser inuti. Ungefär som ett tredimensionellt hologram kan projiceras från en tvådimensionell yta så kunde det femdimensionella universumet matchas mot den fyrdimensionella ytan. Informationsinnehållet var identiskt.
Susskind och Gerard't Hooft hade redan tidigare föreslagit en holografisk teori om vårt universum men Maldacenas universum var mer matematiskt utarbetat. I Maldacenas universum så kunde inte heller information förstöras i svarta hål. Allting inuti universum har ju en kopia på ytan.
Att kopiera information är visserligen inte tillåtet (the no-cloning theorem, As Susskind puts it, "There cannot be a quantum Xerox machine") men här så fanns det ju redan kopior färdiga.
"Physicists often talk about information rather than matter because information is thought to be more fundamental."
2004 proklamerade Hawkins på en kongress att han hade haft fel och att svarta hål inte kunde förstöra information.
"The opposition, including Hawking, had to give up," says Susskind. "It was so mathematically precise that for most practical purposes all theoretical physicists came to the conclusion that the holographic principle and the conservation of information would have to be true."
Susskind utvecklade en ny teori som relativiserade ett objekts lokation i rumtiden. Om något t.ex befinner sej innanför eller utanför ett svart håls händelsehorisont beror på varifrån man tittar. "...an object's location in space-time depends on an observer's state of motion with respect to a horizon."
"What we've discovered is that you cannot speak of what is behind the horizon and what is in front of the horizon," Susskind says. "Quantum mechanics always involves replacing 'and' with 'or'. Light is waves or light is particles, depending on the experiment you do. An electron has a position or it has a momentum, depending on what you measure. The same is happening with black holes. Either we describe the stuff that fell into the horizon in terms of things behind the horizon, or we describe it in terms of the Hawking radiation that comes out."
Craig Hogan insåg att ett holografiskt universum måste ha en grynig eller diffus struktur i sina minsta skalor. Om all information i ett universum måste rymmas på "ytan" så kan universumet inte bli informationsmättat. Denna struktur måste vara större än plancklängden, ev. stor nog att upptäcka med instrument. GEO600 har nu upptäckt en småskalig grynighet i sina mätningar som enl. Hogan skulle kunna tyda på att universum är ett hologram.
"If the GEO600 result is what I suspect it is, then we are all living in a giant cosmic hologram."
andra bloggar om