Может ли наша Вселенная быть просто голограммой? Эта идея витала в умах людей и раньше, и вряд ли ей кого можно удивить, но тем не менее она кажется настолько невероятной, что люди не принимают ее всерьез. Однако она вполне может быть физическим свойством нашего мира. И мы, возможно, вот-вот убедимся в этом.

Математики уже знакомы с голографическим принципом, впервые предложенным известным физиком Герардом т’Хоофтом и развитым не менее известным физиком Леонардом Сасскиндом. Он утверждает, что, во-первых, вся информация, которая содержится в некоторой области пространства, может быть представлена как голограмма — теория, которая «живет» на границе этой области. Вроде зависимого от наблюдателя гравитационного горизонта. Следовательно, она требует на одно меньше измерение, чем кажется. Точнее, теория на границах должна содержать максимум одну степень свободы на Планковскую площадь. В более широком смысле, поскольку вселенная кажется нам трехмерной, она может быть на самом деле двумерной структуры, наложенной на невероятно большой космический горизонт.

Еще в 1997 году Хуан Малдасена первым постулировал теорию голографической вселенной, сказав, что гравитация возникает из тонких вибрирующих струн, существующих в десяти измерениях. С тех пор многие физики работают в этом направлении.

«Эта работа достигла кульминации в последнее десятилетие и предполагает, что любопытно, что все, что мы испытываем — это ничего более, чем голографическая проекция процессов, происходящих на какой-то удаленной поверхности, которая нас окружает, — писал физик Брайан Грин из Колумбийского университета в 2011 году. — Вы можете ущипнуть себя, и ваше ощущение будет вполне реальным, но оно отражает параллельный процесс, происходящий в другой, далекой реальности».

Физики из Венского технологического университета предположили, что голографический принцип работает даже в плоском пространстве-времени, а не только в теоретических областях с отрицательной кривизной. Как правило, гравитационные явления описываются в трех пространственных измерениях, тогда как квантовые частицы — только в двух. Оказывается, вы можете наложить результаты одних измерений на другие — и этот потрясающий вывод породил более 10 000 научных работ в теоретической физике на тему отрицательно искривленных пространств. Впрочем, до нынешнего момента все это казалось относительно далеко стоящим от нашей собственной, плоской, положительно искривленной вселенной.

«Если квантовая гравитация в плоском пространстве позволяет голографическое описание стандартной квантовой теорией, тогда должны быть физические величины, которые можно рассчитать в обеих теориях — и результаты должны совпадать», — говорит Дэниел Грумиллер из Венского технологического университета. Сюда входит проявление квантовой запутанности в гравитационной теории, то есть частицы не могут описываться индивидуально. Оказывается, вы можете измерить величину запутанности в квантовой системе, это называется энтропией запутанности. Грумиллер показывает, что она обладает одинаковой величиной в плоской квантовой гравитации и в двумерной теории поля.

Ученый отметил, что это соответствие можно проверить на примере квантовой запутанности, которая проявляется тогда, когда свойства объектов, первоначально связанных между собой, оказываются скоррелированными даже при их разнесении на расстояние между собой: изменение свойств одного объекта при отдалении от других из системы сказывается на свойствах остальных.

«Эти расчеты подтверждают наше предположение о том, что голографический принцип может иметь место в плоских пространствах. Это свидетельство в пользу такого соответствия и в нашей Вселенной, — говорит Макс Риглер из Венского технологического университета.

Звучит невероятно. Впрочем, еще один шаг в пользу голографической Вселенной пугает.