String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Gaining Insight from the Holographic Principle

Получение понимания из Голографического принципа

Swarlz 17.01.15 в 22:42

Другое ключевое понимание в теорию струн приходит из голографического принципа, который связывает теорию пространства в теорию, определенную только на границе этого пространства.

Swarlz 18.01.15 в 08:15

Голографический принцип не является строгим аспектом теории струн (или М-теории), но применим в более широком плане к теориям о гравитации в каком-либо пространстве.

Swarlz 18.01.15 в 08:20

Потому что теория струн такая теория, где некоторые физики полагают, что голографический принцип будет лежать в основе ее.

Swarlz 18.01.15 в 08:35

Сбор многомерной информации на плоской поверхности

Swarlz 18.01.15 в 08:42

Оказывается, как показал Ге́рард ’т Хо́офт в 1993 (и разработал при большой помощи Леонарда Сасскинда), количество "информации", которое содержит пространство, может быть связано с участком границы области, а не с ее объемом.

Swarlz 18.01.15 в 09:02

(В квантовой теории поля, все может быть рассмотрено как информация.)

Swarlz 18.01.15 в 09:03

Короче говоря, голографический принцип сводится к последующим двум постулатам:

Swarlz 18.01.15 в 09:04

• Теория гравитации, описывающая область пространства, является эквивалентом теории, определенной только на поверхности участка, что охватывает эту область.

Swarlz 18.01.15 в 09:12

• Граница области пространства содержит не больше одной части информации на квадрат Планковской длинны.

Swarlz 18.01.15 в 09:18

Другими словами, голографический принцип означает, что все, что происходит в пространстве может быть объяснено в терминах информации, которая так или иначе сохранена на поверхности этого пространства.

Swarlz 18.01.15 в 09:21

Для примера, изобразим 3-мерное пространство, которое располагается внутри 2-мерной свернутой поверхности цилиндра, как изображено на рисунке 11-2.

Swarlz 18.01.15 в 16:02

Вы находитесь внутри этого пространства, но возможно нечто вроде тени или отражения располагается на поверхности.

Swarlz 18.01.15 в 16:05

Рисунок 11-2: Голографический принцип утверждает, что информация о пространстве содержится на поверхности.

Swarlz 18.01.15 в 16:07

Теперь, ключевой аспект этой ситуации, недостающий из нашего примера: Тень содержит только ваше очертание, но в голографическом принципе ’т Хо́офта, вся информация сохранена.

Swarlz 18.01.15 в 16:10

(смотрите ближайшую вставку "Внутри голограммы")

Swarlz 18.01.15 в 16:10

Другой пример, и возможно более понятный, состоит в том, чтобы представить себя внутри большого куба.

Swarlz 18.01.15 в 16:13

Каждая сторона куба это гигантский телевизионный экран, который содержит изображения объектов внутри куба.

Swarlz 18.01.15 в 16:14

Вы могли бы использовать информацию, которая содержится на 2-мерной поверхности пространства, чтобы реконструировать объекты в пространстве.

Swarlz 18.01.15 в 16:16

Опять же, однако, этот пример не дотягивает, потому что не вся информация закодирована.

Swarlz 18.01.15 в 16:18

Если бы у меня были объекты, блокирующие меня во всех шести направлениях, моего изображения не было бы на каком-либо из экранов.

Swarlz 18.01.15 в 16:20

Но в голографическом принципе изображения вселенной, информация на поверхности содержит всю информацию, которая существует в пространстве.

Swarlz 18.01.15 в 16:25

Присоединение голографического принципа к нашей реальности

Swarlz 19.01.15 в 21:21

Голографический принцип совершенно неожиданный.

Swarlz 19.01.15 в 21:22

Вам нужно было полагать, что информация, необходимая для описания пространства, должна была бы быть пропорциональна объему этого пространства.

Swarlz 19.01.15 в 21:40

(Обратите внимание, что в случае с более чем 3х измерений, "объема" не точный термин.

Swarlz 19.01.15 в 21:41

4х мерный "гиперобъем" был бы длинной умноженной на ширину умноженной на высоту и умноженной на какое-нибудь другое пространственное направление.

Swarlz 19.01.15 в 21:59

На данный момент, вы можете игнорировать временное измерение.)

Swarlz 19.01.15 в 22:00

Внутри голограммы

Swarlz 20.01.15 в 18:34

Голограмма, это 2х мерное изображение, которое содержит всю 3х мерную информацию объекта.

Swarlz 20.01.15 в 18:36

Смотря на голограмму, вы можете наклонить изображение и увидеть ориентацию формы движения.

Swarlz 20.01.15 в 18:38

Это как будто бы вы видите объект на картинке под другим углом.

Swarlz 20.01.15 в 18:39

Процесс создания голограммы называется голографией.

Swarlz 20.01.15 в 18:40

Это достигнуто при помощи интерференционных моделей световых волн.

Swarlz 20.01.15 в 18:41

Процесс предполагает использование лазера — так что весь свет имеет совершенно одинаковую длину волны — и отражение его от объекта на пленку.

Swarlz 20.01.15 в 18:45

(Когда я выполнял этот эксперимент в моем колледже в классе оптики, я использовал маленькую пластиковую лошадь.)

Swarlz 20.01.15 в 18:46

Так как свет ударяет по пленке, она записывает интерференционные модели и это, если проделано должным образом, позволяет пленке закодировать информацию о 3х мерной форме, которая подвергалась голографии.

Swarlz 20.01.15 в 18:51

Закодированная информация потом должна быть раскодирована, что означает, что свет лазера опять должен быть показан через пленку для того, чтобы увидеть изображение.

Swarlz 20.01.15 в 18:59

Существует голограммы "белого света", которые не нуждаются в свете лазер для их просмотра.

Swarlz 20.01.15 в 19:03

Это голограммы, с которыми вы более знакомы, и которые проявляют свое изображение при обычном свете.

Swarlz 20.01.15 в 19:04

Вы можете рассмотреть этот принцип двумя способами:

Swarlz 20.01.15 в 19:05

• Наша вселенная это 4х мерное пространство, которое эквивалентно некоторой 3х мерной границе.

Swarlz 20.01.15 в 19:06

• Наша вселенная это 4х мерная граница 5ти мерного пространства, которое содержит ту же информацию.

Swarlz 20.01.15 в 19:07

В первом сценарии, мы живем в пространстве внутри границы, а во втором сценарии - на границе, которая отражает более высокий порядок реальности, который мы напрямую не воспринимаем.

Swarlz 20.01.15 в 19:09

Обе теории имеют глубокие выводы о природе вселенной в которой мы живем.

Swarlz 20.01.15 в 19:10

Рассмотрение AdS/CFT соответствия

Swarlz 21.01.15 в 19:07

Несмотря на представленное в 1993, даже Леонард Сасскинд говорит, что думал, что пройдут десятилетия прежде, чем будет какой-либо способ подтвердить голографический принцип.

Swarlz 21.01.15 в 19:13

Потом, в 1997, аргентинский физик Хуа́н Малдасе́на, вдохновленный голографическим принципом, опубликовал статью, в которой он предложил что то, что называлось соответствие анти-де Ситтера/конформной теории поля, или AdS/CFT соответствие, которое поставило голографический принцип в центр внимания в теории струн.

Swarlz 21.01.15 в 19:24

В AdS/CFT соответствии Малдасена, он предложил новую дуальность между калибровочной инвариантностью, определенной на 4х мерной границе (три пространственных измерения и одно временное) и 5и мерной области (четыре пространственных измерения и одно временное).

Swarlz 21.01.15 в 19:28

В сущности, он показал, что существуют условия, в которых голографический принцип второго сценария возможен (смотрите предшествующий раздел).

Swarlz 21.01.15 в 19:32