هولوگرام چیست؟

هولوگرام چیست؟

هولوگرام هایی که شما روی کارت های اعتباری و چک های بانکی می یابید، روی پرده های پلاستیکی دو بعدی کشیده شده اند. وقتی نور از آنها بازتاب می شود، تصویری سه بعدی را بازنمایی می کند. در دهه ۱۹۹۰، دو فیزیک دان به نام های “لئونارد ساسکیند” و “ژرارد ات هوفت” که برنده جایزه نوبل فیزیک است؛ احتمال دادند که ممکن است اصول مشابهی بر کل جهان به صورت جامع نیز حاکم باشد. تجربیات هر روزه ما را نیز می توان به یک بازتاب هولوگرامی از فرایندهای فیزیکی که روی یک سطح دو بعدی دور اتفاق می افتد، تشبیه کرد.

درک و فهم ما با «اصل هولوگرامی» دچار مشکل می شود. به سختی می توان تصور کرد که بیدار می شوید، دندانهایتان را مسواک می زنید و مقاله حاضر را می خوانید و همه این ها به خاطر این است که چیزی در مرزهای جهان در حال رخ دادن است! هیچ کس نمی داند که این برای ما به چه معنی خواهد بود اگر ما واقعا روی یک هولوگرام دو بعدی زندگی کنیم، با این حال، نظریه پردازان دلایل زیادی دارند که بگویند خیلی از جوانب اصل هولوگرامی درست است.

آشنایی با مفهوم واقعی هولوگرام

انگیزه نظریه جالب توجه ساسکیند و ات هوفت، کار درخشان ژاکوب بنشتاین از دانشگاه عبری بیت المقدس و استیون هاوکینگ در دانشگاه کمبریج روی سیاه چاله ها بود. در میانه دهه هفتاد، هاوکینگ نشان داد که سیاه چاله ها در حقیقت کاملا سیاه نیستند، بل که تابش بسیار اندکی از خود منتشر می کنند در نهایت، منجر به ناپدید شدنشان می شود.

این فرضیه خود معمای جدیدی را مطرح می کند، چون نظریه تشعشع هاوکینگ هیچ اطلاعاتی در مورد داخل یک سیاه چاله ارایه نمی دهد. هنگامی که سیاه چاله محو شد، تمام اطلاعات در مورد ستاره ای که متلاشی شده و سیاه چاله را به وجود آورده ناپدید می شود و این، با اصل پذیرفته شده ای که می گوید اطلاعات نابود نمی شوند، در تعارض است. به این معما «پارادوکس اطلاعات سیاه چاله» می گویند.

کارهای بنشتاین کلید مهمی در حل این پارادوکس بود. او کشف کرد که آنتروپی سیاه چاله (که متناظر با محتوای اطلاعات آن است)، متناسب با سطح افق رویداد آن است. افق رویداد، حد نظری ابعاد سیاه چاله است و نماینده نقطه بی بازگشت برای جسم یا نوری است که وارد آن می شود. بر این اساس، نظریه پردازان نشان داده اند که اعوجاجات کوانتییده میکروسکوپی در افق رویداد می توانند اطلاعات درون سیاه چاله را کدگذاری کنند، در نتیجه با تبخیر و ناپدید شدن سیاه چاله مشکل ناپدید شدن اطلاعات رخ نمی دهد.

هولوگرام دو بعدی

قطعا این نظریه یک بینش عمیق فیزیکی به دنبال دارد: اطلاعات سه بعدی در مورد یک ستاره پیش رو را می توان بطور کامل در یک افق دو بعدی از یک سیاه چاله که پشت آن قرار گرفته، کدگذاری کرد، که تا حدی شبیه تصویر سه بعدی از یک جسم است که در یک هولوگرام دو بعدی کدگذاری می شود. ساسکیند و ات هوفت فرض کردند که کل هستی نیز یک افق دارد که مرز آن بیشتر از ۱۳.۷ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد و نور از آنجا هنوز به ما نرسیده است. بر پایه این فرض آنها این دیدگاه را به کل جهان به صورت یک مجموعه بسط دادند.

بیشتر از آن، کار چندین نظریه پرداز نظریه ریسمان بود که تایید کردند این نظریه در مسیر درستی قرار دارد و از میان آنان می توان به جوان مالداسنا در انستیتوی تحقیقات پیشرفته پرینستون اشاره کرد. او نشان داد که فیزیک یک جهان فرضی پنج بعدی و شکلی مانند یک پنج وجهی، دقیقا مانند فیزیکی است که در یک مرز چهار بعدی اتفاق می افتد.

اصل هولوگرامی

به عقیده هوگان، اصل هولوگرامی تصور ما را از زمان مکان به طور ریشه ای عوض می کند. فیزیک دانان نظری مدت های مدیدی اعتقاد داشتند که تاثیرات کوانتومی سبب می شود زمان مکان در کوچک ترین مقیاس ها به شدت تکانیده شود. در این مقیاس از درشت نمایی، سطح نرم زمان مکان دانه دانه می شود و در نهایت از واحدهای کوچکی مثل پیکسل تشکیل می شود، البته پیکسل هایی که صد میلیارد میلیارد بار از پروتون کوچک ترند. این طول را طول پلانک می نامند که اندازه اش ۳۵ ۱۰ متر است. مقیاس پلانک فراتر از حتی تصور هر آزمایشی است، در نتیجه تاکنون هیچ کس حتی تصور این را که دانه دانه بودن و کوانتیدگی فضا زمان قابل تشخیص باشد را به خود راه نداده بود.

البته این تا زمانی بود که هوگان فهمید اصل هولوگرامی همه چیز را تغییر خواهد داد. اگر فضا زمان یک هولوگرام دانه دانه باشد، در آن صورت شما می توانید جهان را به صورت یک کره تصور کنید که سطح خارجی آن از مربع هایی به ابعاد طول پلانک تشکیل شده و هر یک از آنها، یک بیت اطلاعات در خود دارد. اصل هولوگرامی می گوید مقدار اطلاعاتی که سطح خارجی را می پوشاند، باید با تعداد بیت هایی که در داخل حجم جهان قرار دارند، برابر باشد.

ولی با توجه به این که حجم جهان کروی از سطح آن بزرگ تر است، یک تناقض پیش می آید. هوگان فهمید برای این که تعداد بیت های درون جهان با بیت های مرز آن برابر باشند، دنیای درون باید از دانه هایی با ابعاد بزرگ تر از طول پلانک درست شده باشد، یا به عبارت دیگر، دنیای هولوگرامی، محو و کم نور است.