これは古典的な弱者の話です:いくつかのレーザーといくつかのミラーを備えた使われなくなったトンネルで働いていた物理学者の勇敢なバンドが、理論物理学における最も突飛なアイデアの 1 つをテストする方法を思いつきました。超弦理論」によると、私たちの宇宙は巨大なホログラムのようなものかもしれない.ただし、科学は感傷的なお気に入りにふけることはありません。イリノイ州バタビアにあるフェルミ国立加速器研究所 (Fermilab) の研究者たちは、「ホログラフィック原理」の信号を求めて時空の構造を何年にもわたって調査した結果、空っぽになりました。明日研究所で報告する予定です。
この原理の発明者の何人かは、250 万ドルの費用がかかるフェルミラボ ホロメーターの実験ではそれをテストできなかったと不満を漏らしていたので、ゼロの結果は多くの人を驚かせるものではありません。しかし、パサデナにあるカリフォルニア工科大学の理論家である Yanbei Chen は、この実験とその発明者である Fermilab の理論家である Craig Hogan が試みたことは称賛に値すると述べています。 「少なくとも、彼は実験的なテストを行うためにいくらかの努力をしています」とチェンは言います。 「私たちはこれをもっとやるべきだと思います。ひも理論家が、これは彼らが行っていることをテストしていないと文句を言うなら、まあ、彼らは独自のテストを考え出すことができます。」
ホログラフィックの原理は、ブラック ホールの理論的研究から生まれました。ブラック ホールは、重力が非常に強く、光でさえ逃げることができない球状の領域です。理論家たちは、ブラック ホールにはその表面積に比例する量の無秩序またはエントロピーがあることに気付きました。エントロピーは情報コンテンツに関連しているため、一部の理論家は、情報領域の接続は適切に定義された空間と時間のボリューム、または時空に拡張される可能性があると示唆しました。したがって、大雑把に言えば、空間の 3D 領域に含まれる情報の最大量は、その 2D 表面積に比例します。この宇宙は、2D パターンが 3D 画像をキャプチャするホログラムのように機能します。
もし本当なら、この原理はひも理論家を導き、重力理論と量子力学の理論を融合させる壮大な探求へと導くかもしれません。そして、驚くべきことに、観測可能な宇宙の情報の総量は有限であることを意味します.
2009 年、ホーガンはこのアイデアをテストする方法を思いつきました。ホログラフィック原理が発生する 1 つの方法は、異なる方向 (上下、前後、左右) の座標が、有名なハイゼンベルグの不確実性原理に少し似た量子力学的な不確実性関係に従う場合であると彼は推論しました。電子などの粒子の位置と運動量を同時に知ることはできません。もしそうなら、少なくとも 10 メートルの非常に小さな縮尺では、3D 位置を正確に定義することは不可能です。
Hogan 氏は、干渉計として知られる L 字型の光学デバイスを使用して、レーザー光を使用してデバイスの 2 つのアームの相対的な長さを原子の幅の何分の一かの範囲内で測定できると考えました。位置を正確に定義することが不可能な場合、「ホログラフィック ノイズ」によって干渉計の出力が 1 秒あたり数百万サイクルの頻度で振動するはずである、と彼は主張しました。 2 つの干渉計が背中合わせに配置されている場合、それらは時空間の異なるボリュームをサンプリングし、それらのホログラフィック ノイズは無相関になります。しかし、それらが他の内部に配置されている場合、干渉計は同じ体積の時空を調べ、ホログラフィック ノイズは相関します。また、干渉計が十分に大きければ、相関するホログラフィック ノイズは観測可能なスケールまで効果的に増幅されるはずです。
現在、ホーガン、フェルミラボの実験者アーロン・チョウ、および同僚は、長さ39メートルのアームを備えた干渉計で測定を行っています。彼らにとって残念なことに、ホログラフィック ノイズの証拠は見つかりませんでした。 「新しい物理効果に起因すると思われる相関関係は見られません」と、イリノイ州シカゴ大学の大学院生である Lee McCuller は言います。彼は研究室での講演で結果を発表します。
ただし、null の結果が何を意味するのかは不明のままです。チェンは、実験がどのように機能するか、ホログラフィック原理がどのように発生するかについてのホーガンの理論を完全には理解していないと述べています。本当に必要なのは、実験で検証できる理論と検証できない理論の種類に関するある種の一般的な分析だと、彼は言います。
ホーガン氏は、実験が目的の感度に達したと述べており、この技術がさらなる測定を行う可能性があることを示しています。 「私にとって大きなニュースは、このレベルで時空を測定する技術を手に入れたことです」と彼は言います。
実際、ホロメーターは位置固有の不確実性を探すのではなく、時空の角度方向のジッターを探すように再構成できると彼は言います。彼の見解では、ホログラフィック ノイズの別の可能性のある兆候です。結局、弱者にはまだチャンスがあるのかもしれません。
