Vajon illúzióban élünk, és az egész világegyetem csupán egy hologram?
Fekete lyukak belsejébe tekintve kaphatunk választ a csillagászat és a modern fizika egyik legfontosabb kérdésére.
Twenty20
A fizika törvényeiből adódóan nem láthatunk át a fekete lyukak eseményhorizontjain, hiszen azon túl, hogy áthatolhatatlanok, még a fény sem tud kijutni belőlük. Egy új tanulmányban azonban a Michigani Egyetem fizikusa, Enrico Rinaldi egy olyan technikát írt le, amellyel ez a korlát átugorható, ezáltal megoldható a tudomány egyik legnagyobb rejtélye.
Korábban az univerzum hologram-mivoltját tévesen úgy értelmezték, mint Platón Barlanghasonlatának elméleti fizikai megfelelőjét, amely egy ősi allegória az emberek realitáshoz köthető érzékelési képességének hiányára, melyet olyan népszerű filmekben is bemutattak, mint például a Mátrix vagy a Szárnyas fejvadász.
A hivatalosan holografikus dualitásként ismert elmélet viszont valójában egy matematikai modell. Einstein általános relativitáselméletében nincsenek részecskék, csak téridő van, míg a részecskefizika általános modelljében nincs gravitáció, kizárólag részecskék léteznek.
A holografikus kettősség azt sugallja, hogy a gravitáció és a részecskék teóriája matematikai szempontból teljesen egyenértékű, egyetlen probléma csupán az, hogy az előbbi hipotézis három dimenziót igényel, míg az utóbbi mindössze kettőt.
Ezen feltevések összeegyeztetése és párhuzamba állítása tekintetében a fekete lyukak rendkívül fontos objektumnak számítanak. Sűrűségükből kifolyólag eltorzítják a háromdimenziós téridőt, ám fizikusok számára leginkább azért értékesek, mert általuk megfigyelhetik, miként képesek matematikai sémák szerint kapcsolódni részecskeszinten, lényegében a kétdimenziós téren keresztül vetítve.
A részecskeelmélet ábrázolására használt matematikai eszközökhöz tartoznak az úgynevezett kvantummátrix-modellek, amelyek megoldása a rendszer legalacsonyabb energiaállapotát reprezentáló legjobb részecskekonfiguráció megtalálásával történik.
Rinaldi és kollégái a megoldáshoz kvantumáramköröket használtak, amiket egy speciális neurális hálozaton keresztül futtattak annak érdekében, hogy rábukkanjanak a legalacsonyabb energiájú mátrix hullámfüggvényére. Egyetlen problémát az jelentette, hogy a legtöbb áramkor nem elég erős ahhoz, hogy megfejtse ezeket a bonyolult modelleket, ezért a kutatóknak egy sokkal egyszerűbbet kellett kifejleszteniük, hogy bebizonyítsák, megközelítésük működőképes.
„Ezek a mátrixok a fekete lyukak egy speciális változatának lehetséges reprezentációját jelentik. Ha tudjuk, hogyan rendeződnek, és milyen tulajdonságokkal rendelkeznek, akkor például kideríthetjük, miként nézhet ki a sötét objektum belseje. Mi lehet egy fekete lyuk eseményhorizontján, és honnan származhat? E kérdés megválaszolása egy lépés lenne a hozzájuk köthető kvantumelmélet megvalósítása felé” – mondta Rinaldi.
A fizikus szakember hozzátette, az eredmények fontos támpontot nyújtottak a kvantumszámítástechnikával és a gépi tanulási algoritmusokkal kapcsolatos jövőbeli kutatásokhoz, amelyeket a tudósok a holografikus dualitás gondolati síkján keresztül a kvantumgravitáció feltárására használhatnak.
