Carl Hogan, Fermilab-fysiker, baseret på GEO 600-gravitationsbølgedetektoren, foreslår, at vores 3D-univers kan være et hologram

I 2008 forårsagede partikelastrofysiker Carl Hogan, der arbejder på Fermilab, en sensation med et fantastisk forslag: 3D-universet, hvor vi tror, ​​vi lever, er intet andet end et hologram. Nu bygger han det mest nøjagtige ur til enhver tid til at måle direkte, hvis vores virkelighed er en illusion.

Ideen om, at rumtid muligvis ikke er helt glat - som et digitalt billede, der viser en voksende pixel, når den øger den - blev tidligere foreslået af Stephen Hawking og andre. Et muligt bevis på denne model viste sig sidste år i en uforklarlig 'støj', der rammer GEO600-eksperimentet i Tyskland, der ser efter tyngdekraftsbølger fra sorte huller. For Hogan indikerer denne støj, at eksperimentet er løbet ind i den nedre grænse for opløsningen af ​​plads-tid-pixels.

Fysikken i sorte huller, hvor rum og tid komprimeres, giver et grundlag for matematik, der viser, at den tredje dimension muligvis ikke findes. I denne to-dimensionelle tegning af universet, hvad vi opfatter som en tredje dimension, ville i virkeligheden være et projektion af tid sammenflettet med dybde. Hvis det er sandt, kan illusionen kun opretholdes, indtil vores udstyr bliver følsomt nok til at finde dets grænser.

"Du kan ikke opfatte, fordi intet rejser hurtigere end lys, " siger Hogan. 'Denne holografiske vision er, hvordan universet ville se ud, hvis man var på en foton.'

Ikke alle er enige i denne idé. Dets fundamenter består af matematik i stedet for rene data, som det er sædvanligt i teoretisk fysik. Og selvom et holografisk univers kunne besvare mange spørgsmål om fysik i sorte huller og andre paradokser, er det i konflikt med klassisk geometri, der kræver et univers med kontinuerlige og glatte stier i rummet.

"Derfor ønsker vi at bygge en maskine, der giver den mest følsomme måling nogensinde foretaget af rumtiden selv, " siger Hogan. "Det er holometeret." I 2008 forårsagede partikelastrofysiker Carl Hogan, der arbejder på Fermilab, en sensation med et fantastisk forslag: 3D-universet, hvor vi tror, ​​vi lever, er intet andet end et hologram. Nu bygger han det mest nøjagtige ur til enhver tid til at måle direkte, hvis vores virkelighed er en illusion.

"Derfor ønsker vi at bygge en maskine, der giver den mest følsomme måling nogensinde foretaget af rumtiden selv, " siger Hogan. "Det er holometeret."

Navnet 'holometer' blev først brugt til en måleenhed, der blev oprettet i 1600-tallet, et 'instrument til at udføre alle målinger, både på Jorden og i himlen'. Hogan mente, at det stemte godt overens med missionen af ​​hans 'holografiske interferometer', der i øjeblikket er under udvikling i det største laserlaboratorium i Fermilab.

I et klassisk interferometer, der oprindeligt blev udviklet i slutningen af ​​1800-tallet, påvirker en laserstråle i vakuum et spejl, der er kendt som en strålesplitter, som deler det i to. De to bjælker bevæger sig i forskellige vinkler langs to vakuumrør, inden de rammer spejle i slutningen og springer tilbage mod skillelinjen.

Når lys i et vakuum bevæger sig med konstant hastighed, skal de to stråler ankomme tilbage til spejlet på nøjagtigt samme tid med deres bølger synkroniseret for at omforme en enkelt stråle. Enhver forstyrrende vibration vil ændre bølgefrekvensen over den tilbagelagte afstand meget lidt. Når de vender tilbage til divisoren, synkroniseres de ikke længere.

I holometeret ses dette tab af synkronisering som en agitation eller vibration, der repræsenterer bevægelser i selve rumtiden, ligesom den hvide støj fra radioen, der ankommer over en meget lille båndbredde.

Fermilab bygger tidenes mest nøjagtige ur til at måle direkte, hvis vores virkelighed er en illusion.

Holometerets nøjagtighed betyder, at det ikke behøver at være stort; 40 meter i længden, kun en hundrededel af størrelsen på de interferometre, der i øjeblikket bruges til at måle tyngdekraftsbølger fra sorte huller og supernovaer. Selvom frekvenserne i den rumtid, den måler, er så hurtige, vil det være nødt til at være mere præcist i meget korte tidsintervaller, syv størrelsesordener mere præcise end ethvert ur Atomisk eksisterende.

Rumtidschok forekommer millioner af gange i sekundet, tusind gange mere, end dit øre kan høre, siger Aaron Chou, eksperimentel fysiker ved Fermilab, hvis laboratorium udvikler prototyper af holometeret. Materiale kan ikke lide at røre ved den hastighed. Du kunne lytte til gravitationsfrekvenser med hovedtelefoner.

Det vigtigste trick, siger Chou, er at vise, at vibrationerne ikke kommer fra instrumentet. Ved hjælp af en teknologi, der ligner hovedtelefoner, der annullerer støj, registrerer instrumentets eksterne sensorer vibrationer og ryster spejlet med samme frekvens for at annullere dem. Enhver agitation, der er hyppigere, foreslår forskerne, vil være et bevis på spredning af rum-tid.

Laserstrålen på GEO 600-gravitationsbølgedetektoren kan kun ses med en speciel enhed.

Med lange arme på holometeret øger vi usikkerheden i rumtid, siger Chou. Hogans team kunne lide ideen om holometeret så meget, at de besluttede at bygge to. Placeret over hinanden kan instrumenterne bekræfte målingerne gensidigt.

Efter at have været i stand til at bygge en 1-meter prototype af den 40 meter lange arm, vil de denne måned svejse delene af den første af vakuumarme. Hogan håber at begynde at registrere data næste år. Folk, der prøver at forme virkeligheden, har ingen data, bare en masse smuk matematik, siger Hogan . Jeg håber, at dette gav dem noget at arbejde med.