Kako »globok« je pravzaprav svet, v katerem živimo?

Letošnje poletje, le nekaj tednov preden je znameniti angleški fizik, astrofizik in kozmolog Stephen Hawking predstavil novo zamisel o črnih luknjah, ki da ohranijo informacijo o vsaki snovi, ki jo pogoltnejo, pred dnevi pa priznal, da še ni rešil problema izgube informacij, je skupina znanstvenikov poskrbela za podobno presenečenje: v povsem resnem kontekstu so predstavili možnost, da v resnici morda živimo v dvodimenzionalnem vesolju, ki ga le dojemamo kot tridimenzionalnega. Povedano drugače, da morda živimo v velikanskem hologramu.

A ta drzna, za marsikoga povsem nesprejemljiva ideja ni niti nova niti osamljena. O njej bolj ali manj glasno razmišljajo že vsaj od leta 1994, ko je ameriški fizik in kozmolog Leonard Susskind, znan po svoji dvajsetletni polemiki s Stephenom Hawkingom o naravi črnih lukenj, objavil zanimivo študijo. V njej je opisal, kako bi združitev kvantne in relativnostne teorije vesolja privedla do tridimenzionalnega sveta, ki bi bil dejansko »posnetek informacij, shranjenih na dvodimenzionalni površini, podobno kot pri hologramu«, torej pri dvodimenzionalni sliki, ki zgolj ustvarja iluzijo tridimenzionalnega predmeta.

Letos poleti pa je, kot rečeno, mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom dr. Daniela Grumillerja s tehnološkega inštituta dunajske univerze za teorijsko fiziko v reviji Physical Review Letters objavila izsledke večletnega proučevanja prav takšne zamisli. Z matematičnimi izračuni so poskušali ugotoviti, ali je tako imenovani holografski princip mogoč tudi v našem vesolju. In ugotovili so, da je zamisel z uporabo kvantne in relativnostne teorije – teoretično mogoča in celo smiselna.

Ideja, da je vesolje v resnici samo tridimenzionalna projekcija na ravno kozmično površino, temelji prav na holografskem principu, po katerem je vse informacije, potrebne za opis prostora, mogoče kodirati v zgolj dveh dimenzijah. »Če poznate Platonovo alegorijo o votlini, potem boste holografski princip najlaže razumeli, če si zamislite, da so informacije, ki omogočajo sence, ekvivalentne informacijam, ki jih podajajo predmeti, ki te sence ustvarjajo,« je za agencijo Reuters povedal dr. Grumiller. »In če se bo pokazalo, da je ta princip veljaven, lahko ponudi odgovore na številna vprašanja sodobne fizike, tudi v zvezi s črnimi luknjami, ki so specialnost profesorja Hawkinga.«

Platon nam z omenjeno prispodobo votline želi povedati, da smo ljudje pri vsakdanjem spoznavanju sveta morda enako zaslepljeni kakor človek, vklenjen v votlini. Pred seboj vidimo samo s čuti zaznavne materialne predmete, ki pa so v Platonovi ontologiji le sence resničnejših bitnosti. V votlini so predmeti za hrbtom uklenjenega gledalca sicer resničnejši od samih senc teh predmetov, vendar so tudi ti predmeti zgolj imitacije idej, ki v Platonovi ontologiji edine resnično bivajo.

Osupljive teorije

Holografski princip izvira iz fizikalne teorije superstrun, po kateri je gravitacija v vesolju sestavljena iz drobnih valujoče vibrirajočih strun, imenovanih gravitoni. Te strune sestavljajo holograme dogodkov, ki v sicer ploskem vesolju nastopajo v tridimenzionalni obliki. Vsebujejo torej vse podatke, potrebne za opis tridimenzionalnega predmeta, denimo podatke o njegovem volumnu. Če, denimo, želimo vedeti, kaj se dogaja v krogli, je zato povsem dovolj, da pogledamo njeno površino.

To vznemirljivo zamisel, imenovano tudi Maldacenova dualnost, je leta 1997 predstavil argentinski fizik Juan Maldacena in odtlej velja za preizkušeno domnevo o enakovrednosti teorije strun ali supergravitacije na anti de Sittrovem prostoru in konformne teorije polja, določene na meji anti de Sittrovega prostora. Anti de Sittrov prostor je izraz za vesolje, v katerem imata prostor in čas na dolge razdalje negativno ukrivljenost, podobno kot konjsko sedlo, medtem ko za naše vesolje velja, da je plosko (glej malo sliko). Če bi v takšnem prostoru predse zalučali predmet, bi ta zaradi negativne ukrivljenosti prostora-časa nazadnje pristal za nami. In v takšnem prostoru se je holografski princip pokazal za veljavnega: čeprav je prostor-čas zapisan zgolj v dveh dimenzijah, se prikazuje kot tridimenzionalen.

A kaj vsi ti zapleteni pojmi in teorije pomenijo v praksi? Je mar mogoče, da je vse, kar smo in še bomo kdaj storili in kar so in še bodo drugi storili nam, v resnici le proizvod skrajno kompleksne, vsepričujoče in vsemogočne računalniške kode? Je mar mogoče, da vsako naše dejanje, vsaka misel, vsako čustvo in celo vsak naš spomin proizvede velikanski superračunalnik?

Prav takšno možnost je prvič javno predstavil Nick Boström, švedski predavatelj filozofije na univerzi Oxford in direktor tamkajšnjega Inštituta za prihodnost človeštva, kmalu pa so ga podprli še nekateri drugi ugledni znanstveniki. Celo dr. Rich Terrile, vodja centra za evolucijsko računalništvo v Nasinem laboratoriju za reaktivne pogone, je že javno omenil možnost, da je naš stvarnik morda nekakšen mogočen kozmični računalniški programer.

Velikanski hologram

Potrditev te domneve bi seveda pomenila, da v resnici živimo v holografskem svetu in da vse okoli nas, z nami samimi vred, ni »resnično«. A naj zveni še tako neverjetno, dr. Terille še vedno stoji za svojo domnevo: »Že danes najzmogljivejši Nasini računalniki delujejo dvakrat hitreje kakor človeški možgani,« je povedal za revijo Vice. »In že čez vsega deset let bodo verjetno zmogli v enem samem mesecu 'izračunati' celotno življenje osemdesetletnega človeka – vse, kar je storil, koga je spoznal, s kom se je družil in celo vse njegove misli, ki so se mu porodile v osmih desetletjih življenja.«

Drzna zamisel, da je naše vesolje morda le fikcija, ki jo proizvaja vsemogočna računalniška koda, je po Terillovem prepričanju lahko podlaga za rešitev cele vrste nejasnosti in skrivnosti o vesolju, od našega iskanja zunajzemeljskega življenja do neznank o temni materiji.

Seveda obstajajo tudi nasprotniki »teorije matrice«, najbolj znane po istoimenskem ameriškem znanstvenofantastičnem trilerju. Med drugim ji očitajo, da nekoliko preočitno temelji na domnevi, češ da nekakšen superum razmišlja in ravna enako kot mi, kljub temu pa priznavajo, da si teorija zasluži podrobnejšo proučitev, saj da se iz na prvi pogled absurdnih idej nemalokrat rodijo pomembna spoznanja.

Vsekakor si je temeljno zamisel holografskega principa, po katerem neka oddaljena dvodimenzionalna površina vsebuje vse podatke, potrebne za zapis sveta, kakršnega poznamo, najlaže predstavljati kot like na televizijskem zaslonu, ki so na očitno ploski površini videti tridimenzionalno, torej kot da bi poleg višine in širine imeli tudi globino. In če teorijski fiziki trdijo, da njihovi izračuni na prvi pogled nepojmljivo idejo potrjujejo, ni čudno, da jo resno proučuje vse več znanstvenikov. Profesor Susskind jo označuje celo za »učinkovito vsakdanje orodje za reševanje problemov v fiziki«.

Domneve in dokazi

Najzanesljivejši preizkus drzne domneve bi se lahko začel s preverjanjem napovedi, dobljene na podlagi holografske teorije. V tem primeru bi eksperimentalni fiziki lahko začeli iskati dokaze o veljavnosti oziroma neveljavnosti takšne napovedi. Na primer: teorija o velikem poku govori o tem, da utegnemo v vesolju najti ostanke energije, sproščene ob tem eksplozivnem rojstvu našega vesolja pred 13,8 milijarde leti. In v drugi polovici prejšnjega stoletja so astronomi res odkrili takšne ostanke energije, in sicer v obliki tako imenovanega kozmičnega mikrovalovnega ozadja.

Za naše življenje podatek, da je vesolje morda nastalo pred 13,8 milijarde leti, ko se je iz ene same točke materije začelo silovito širiti, resda ni posebno usodno, toda hkrati je prav teorija o velikem poku ključna za naše trenutno razumevanje zgodovine vesolja in našega mesta v njem.

In podobno velja za holografski princip. Tudi če bi se nekoč pokazalo, da dejansko bivamo v velikanskem hologramu, se naše življenje sprva ne bi veliko spremenilo, a bi bilo pomemben korak k boljšemu razumevanju temeljnih zakonov fizike. Torej tistih zakonov, ki ne zgolj domnevno, temveč neizpodbitno veljajo in vplivajo na čisto vse, kar se je zgodilo, kar se dogaja in se bo še zgodilo.