Kokeile tätä: nosta puhelimesi ja purista sitä kevyesti.
Sormenpääsi tuntevat kovan pinnan, reunat ja painon – esine on kiistattoman todellinen.
Silti Nobel-palkitun fyysikon esittämän teorian mukaan kaikki tämä – kätesi, puhelimesi ja niiden välissä oleva ilma – voisi olla koodattuna kaksiulotteiselle pinnalle universumin reunalla, samaan tapaan kuin pankkikortin hologrammi näyttää kolmiulotteiselta, vaikka se on litteä.
Ajatus kuulostaa tieteisfiktiolta, mutta kyse on teoreettisesta fysiikasta.
Tätä niin sanottua holografista periaatetta pidetään yhtenä viime vuosikymmenten vaikutusvaltaisimmista tieteellisistä ideoista.
Holografinen periaate syntyi mustista aukoista
Hollantilainen fyysikko Gerard ’t Hooft esitti vuonna 1993 radikaalin ajatuksen.
Hän osoitti matemaattisesti, että mustan aukon sisältämä informaatio ei tallennu sen kolmiulotteiseen tilavuuteen, vaan sen kaksiulotteiselle pinnalle.
’t Hooft palkittiin työstään fysiikan Nobelilla vuonna 1999.
Myöhemmin Stanfordin yliopiston professori Leonard Susskind laajensi ajatuksen koko universumia koskevaksi periaatteeksi.
Heidän mukaansa koko kolmiulotteisen avaruuden informaatio voitaisiin periaatteessa koodata sen kaksiulotteiselle reunalle, aivan kuten hologrammi koodaa kolmiulotteisen kuvan litteälle pinnalle.
LUE LISÄÄ: Marsista löytyi nyt historian vahvin todiste muinaisesta elämästä – mönkijä löysi hiiltä
Fysiikan historian viitatuin tutkimus
Vuonna 1997 argentiinalaissyntyinen fyysikko Juan Maldacena Princetonin Institute for Advanced Study -tutkimuslaitoksesta esitti matemaattisen todistuksen, joka tuki holografista periaatetta vahvasti.
Hänen teoriansa, tunnettu nimellä AdS/CFT-vastaavuus, osoitti, että painovoimailmiöt viisiulotteisessa avaruudessa voidaan kuvata täydellisesti neliulotteisella reunapinnalla ilman painovoimaa.
Maldacenan julkaisu on kerännyt yli 10 000 viittausta, mikä tekee siitä teoreettisen fysiikan kaikkien aikojen viitatuimman tutkimuksen.
Mitä holografinen universumi tarkoittaa?
Tavallinen hologrammi tallentaa kolmiulotteisen kuvan kaksiulotteiselle pinnalle valon avulla.
Holografinen periaate ehdottaa jotain samankaltaista, mutta valtavasti suuremmassa mittakaavassa: koko universumimme kolmiulotteinen sisältö voisi olla koodattuna sen kaukaiselle kaksiulotteiselle reunalle.
Teoria ei kuitenkaan väitä, että kolmas ulottuvuus olisi silkkaa kuvittelua tai ettei elämäsi olisi todellista.
Sen sijaan se esittää, että kolmiulotteisuus on niin sanottu emergentti, eli syvemmästä rakenteesta nouseva ominaisuus.
Holografinen periaate tarkoittaa, että kaikki tuo kolmiulotteinen todellisuus voitaisiin periaatteessa kuvata kokonaan kaksiulotteisena tietona: vähän kuten elokuva näyttää syvältä ja todentuntuiselta, vaikka kaikki sen sisältämä tieto on tallennettu litteälle levylle.
Ilmiö on verrattavissa siihen, miten kiinteä aine tuntuu kovalta, vaikka se lähemmässä tarkastelussa koostuu pelkistä atomeista ja tyhjästä tilasta.
Fermilab yritti mitata universumin pikseleitä
Jos universumi todella on hologrammi, siinä voisi olla havaittavissa eräänlaisia pikseleitä eli pieniä rakenteellisia häiriöitä.
Yhdysvaltain kansallisessa Fermilab-hiukkasfysiikan laboratoriossa fyysikko Craig Hogan Chicagon yliopistosta rakensi Holometer-laitteen tutkiakseen asiaa.
Laite koostui kahdesta 40 metrin pituisesta laserinterferometristä.
Vuonna 2015 julkaistuissa tuloksissa laite ei havainnut holografista kohinaa, mutta tutkijat korostivat, että tulos kumosi vain yhden tietyn mallin.
Itse holografista periaatetta koe ei kumonnut.
Mitä se tarkoittaa sinulle
Jos holografinen periaate joskus todistetaan todeksi, se tarkoittaa, että kaikki, mitä koet tällä hetkellä – huoneen äänet, tuolin pinta selkääsi vasten ja ruudulta lukemasi sanat – on pohjimmiltaan informaatiota, joka on koodattu jollekin kaukaiselle pinnalle.
Puhelimesi lasipinta tuntuu silti aivan yhtä kiinteältä.
Arjen tasolla holografinen periaate ei muuta ihmisen elämää mitenkään, mutta se muuttaa perusteellisesti sen, miten voimme ymmärtää todellisuuden perimmäisen rakenteen.
Todistamaton, mutta vaikutusvaltainen
Holografinen periaate on edelleen yksi teoreettisen fysiikan vahvimmista työkaluista, mutta toistaiseksi se on kokeellisesti todistamaton.
Jos se jonain päivänä vahvistetaan, se yhdistäisi kaksi fysiikan suurinta, toistaiseksi erillistä teoriaa: kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian.
Siihen asti elämäsi on juuri niin todellinen kuin miltä se tuntuu.
LUE SEURAAVAKSI TÄMÄ: Miksi kehosi nykäisee juuri kun olet vaipumassa uneen? Neurologi kertoo, miksi aivot luulevat sinun putoavan
