wszechświat
Autor: Niayesh Afshordi, Robert B. Mann i Razieh Pourhasan | dodano: 2014-08-21
Czy Wielki Wybuch i wszystko, co...

Czy Wielki Wybuch i wszystko, co z niego powstało, to holograficzny obraz z innego wymiaru?

Czarna dziura u początku czasu

Platon opisał więźniów, którzy całe życie spędzają przykuci do ściany ciemnej jaskini. Za ich plecami tli się płomień, przed którym przesuwają się obiekty rzucające cienie na obszar ściany w zasięgu wzroku więźniów. Te dwuwymiarowe cienie to jedyne rzeczy, które ci ludzie kiedykolwiek widzieli – ich jedyna rzeczywistość. Kajdany nie pozwalają postrzegać prawdziwego świata, królestwa o jednym wymiarze więcej niż świat im znany, wymiarze pełnym złożoności i – o czym więźniowie nie wiedzą – będącym w stanie wyjaśnić wszystko, co widzą.

Platon był na tropie czegoś prawdziwego.

Możemy żyć w wielkiej kosmicznej jaskini stworzonej w najwcześniejszych chwilach istnienia. W standardowym opisie Wszechświat powstał w Wielkim Wybuchu, który rozpoczął się od punktu o nieskończonej gęstości. Jednakże, zgodnie z przeprowadzonymi przez nas obliczeniami, można prześledzić początek Wszechświata od ery poprzedzającej Wielki Wybuch, w której istniał dodatkowy wymiar przestrzeni. Ten proto­wszechświat pozostawił po sobie widome ślady, które przyszłe obserwacje będą mogły odsłonić.

Dla nas Wszechświat wydaje się mieć trzy wymiary przestrzenne i jeden czasowy; tę geometrię będziemy nazywać „Wszechświatem trójwymiarowym”. Zgodnie z naszym scenariuszem, ten trójwymiarowy Wszechświat jest jedynie cieniem świata o czterech wymiarach przestrzennych. Konkretnie, cały nasz Wszechświat powstał w trakcie gwiezdnej implozji w nadwszechświecie; implozja ta stworzyła trójwymiarową warstwę wokół czterowymiarowej czarnej dziury. Nasz Wszechświat jest właśnie tą warstwą.

Dlaczego postulujemy coś, co na pierwszy rzut oka wydaje się tak absurdalne? Z dwóch powodów. Po pierwsze, nasze pomysły to nie próżne spekulacje; są one mocno oparte na matematyce opisującej przestrzeń i czas.

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci fizycy rozwinęli bogatą teorię holografii, czyli zestaw narzędzi matematycznych, który pozwala im tłumaczyć opisy zdarzeń w jednym wymiarze na fizykę w innych wymiarach. Na przykład, badacze potrafią rozwiązywać stosunkowo proste równania dynamiki płynów w dwóch wymiarach i używać tych rozwiązań w celu zrozumienia procesów w znacznie bardziej skomplikowanych układach, takich jak trójwymiarowe czarne dziury. Matematycznie oba opisy są wymienialne – płyn służy jako idealna analogia niezwykłej czarnej dziury.

Sukces holografii przekonał wielu naukowców, że jest ona czymś więcej niż tylko prostą transformacją matematyczną. Być może granice między wymiarami są mniej stabilne, niż do tej pory sądzono. Być może reguły rządzące kosmosem są zapisane w innym zestawie wymiarów i przeniesione do tych trzech, w których istniejemy. Być może nasza sytuacja oszukuje nas, niczym więźniów Platona, że świat jest trójwymiarowy, podczas gdy głębsze zrozumienie jego istoty można uzyskać jedynie wtedy, gdy poszukamy wytłumaczenia w czwartym wymiarze.

Drugi powód, dla którego warto przemyśleć nasz czterowymiarowy Wszechświat, jest taki, że jego dokładne badanie może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na pytania dotyczące pochodzenia i natury Kosmosu. Dla przykładu, zastanówmy się nad Wielkim Wybuchem – pierwotnym błyskiem, który zapoczątkował istnienie Wszechświata. Według współczesnej kosmologii po Wielkim Wybuchu natychmiast nastąpiła epoka „inflacji”, czyli okres gwałtownego rozszerzania się przestrzeni, kiedy to niemowlęcy Wszechświat zwiększył swoją objętość 1078 razy (albo nawet więcej). Jednakże ekspansja ta nie daje nam informacji, co było przyczyną Wielkiego Wybuchu. Dla odmiany, nasz czterowymiarowy Wszechświat rozwiązuje najważniejszą tajemnicę: skąd się wziął Wszechświat?

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 09/2014 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
20
W 1985 r. Microsoft zaprezentował system operacyjny Windows 1.0.
Warto przeczytać
Historia Polski pełna jest mitów, półprawd, przemilczeń i niedomówień. Różne jej wątki bywały w ciągu wieków retuszowane, poprawiane i wygładzane, by w końcu przybrać postać miłej dla ucha opowieści – stawały się narodowymi mitami.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Niayesh Afshordi, Robert B. Mann i Razieh Pourhasan | dodano: 2014-08-21
Czy Wielki Wybuch i wszystko, co...

Czy Wielki Wybuch i wszystko, co z niego powstało, to holograficzny obraz z innego wymiaru?

Czarna dziura u początku czasu

Platon opisał więźniów, którzy całe życie spędzają przykuci do ściany ciemnej jaskini. Za ich plecami tli się płomień, przed którym przesuwają się obiekty rzucające cienie na obszar ściany w zasięgu wzroku więźniów. Te dwuwymiarowe cienie to jedyne rzeczy, które ci ludzie kiedykolwiek widzieli – ich jedyna rzeczywistość. Kajdany nie pozwalają postrzegać prawdziwego świata, królestwa o jednym wymiarze więcej niż świat im znany, wymiarze pełnym złożoności i – o czym więźniowie nie wiedzą – będącym w stanie wyjaśnić wszystko, co widzą.

Platon był na tropie czegoś prawdziwego.

Możemy żyć w wielkiej kosmicznej jaskini stworzonej w najwcześniejszych chwilach istnienia. W standardowym opisie Wszechświat powstał w Wielkim Wybuchu, który rozpoczął się od punktu o nieskończonej gęstości. Jednakże, zgodnie z przeprowadzonymi przez nas obliczeniami, można prześledzić początek Wszechświata od ery poprzedzającej Wielki Wybuch, w której istniał dodatkowy wymiar przestrzeni. Ten proto­wszechświat pozostawił po sobie widome ślady, które przyszłe obserwacje będą mogły odsłonić.

Dla nas Wszechświat wydaje się mieć trzy wymiary przestrzenne i jeden czasowy; tę geometrię będziemy nazywać „Wszechświatem trójwymiarowym”. Zgodnie z naszym scenariuszem, ten trójwymiarowy Wszechświat jest jedynie cieniem świata o czterech wymiarach przestrzennych. Konkretnie, cały nasz Wszechświat powstał w trakcie gwiezdnej implozji w nadwszechświecie; implozja ta stworzyła trójwymiarową warstwę wokół czterowymiarowej czarnej dziury. Nasz Wszechświat jest właśnie tą warstwą.

Dlaczego postulujemy coś, co na pierwszy rzut oka wydaje się tak absurdalne? Z dwóch powodów. Po pierwsze, nasze pomysły to nie próżne spekulacje; są one mocno oparte na matematyce opisującej przestrzeń i czas.

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci fizycy rozwinęli bogatą teorię holografii, czyli zestaw narzędzi matematycznych, który pozwala im tłumaczyć opisy zdarzeń w jednym wymiarze na fizykę w innych wymiarach. Na przykład, badacze potrafią rozwiązywać stosunkowo proste równania dynamiki płynów w dwóch wymiarach i używać tych rozwiązań w celu zrozumienia procesów w znacznie bardziej skomplikowanych układach, takich jak trójwymiarowe czarne dziury. Matematycznie oba opisy są wymienialne – płyn służy jako idealna analogia niezwykłej czarnej dziury.

Sukces holografii przekonał wielu naukowców, że jest ona czymś więcej niż tylko prostą transformacją matematyczną. Być może granice między wymiarami są mniej stabilne, niż do tej pory sądzono. Być może reguły rządzące kosmosem są zapisane w innym zestawie wymiarów i przeniesione do tych trzech, w których istniejemy. Być może nasza sytuacja oszukuje nas, niczym więźniów Platona, że świat jest trójwymiarowy, podczas gdy głębsze zrozumienie jego istoty można uzyskać jedynie wtedy, gdy poszukamy wytłumaczenia w czwartym wymiarze.

Drugi powód, dla którego warto przemyśleć nasz czterowymiarowy Wszechświat, jest taki, że jego dokładne badanie może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na pytania dotyczące pochodzenia i natury Kosmosu. Dla przykładu, zastanówmy się nad Wielkim Wybuchem – pierwotnym błyskiem, który zapoczątkował istnienie Wszechświata. Według współczesnej kosmologii po Wielkim Wybuchu natychmiast nastąpiła epoka „inflacji”, czyli okres gwałtownego rozszerzania się przestrzeni, kiedy to niemowlęcy Wszechświat zwiększył swoją objętość 1078 razy (albo nawet więcej). Jednakże ekspansja ta nie daje nam informacji, co było przyczyną Wielkiego Wybuchu. Dla odmiany, nasz czterowymiarowy Wszechświat rozwiązuje najważniejszą tajemnicę: skąd się wziął Wszechświat?