آیا ما در ماتریکس زندگی می‌کنیم؟ دانشمندی ادعا می‌کند جهان یک هولوگرام است!

[MacTavishMacTavish is verified member.]

شاید در نگاه اول شبیه به داستان عجیب یک فیلم علمی‌تخیلی نه چندان خوب به نظر برسد، اما برخی دانشمندان ادعا کرده‌اند که انسان‌ها، زمین و کل جهان هستی در واقع بخشی از یک تصویر هولوگرافیک عظیم هستند.

اگر طرفدار فیلم ماتریکس باشید، این ایده برایتان ناآشنا نیست. با این حال، این نظریه جسورانه ممکن است پاسخی برای برخی از پیچیده‌ترین پرسش‌های علم فیزیک باشد. از این‌که درون یک سیاه‌چاله چه اتفاقی می‌افتد، تا این‌که جهان بلافاصله پس از مه‌بانگ چه شکلی داشته. دیدن خودمان به‌عنوان بخشی از یک جهان هولوگرافیک شاید بتواند پاسخ‌هایی تازه پیش پایمان بگذارد.

پروفسور ماریکا تیلور، فیزیکدان نظری از دانشگاه بیرمنگام، معتقد است که جهان در اصل دوبعدی است، اما درست مثل زمانی که یک فیلم سه‌بعدی را روی صفحه‌ای تخت تماشا می‌کنید، این تصاویر به خاطر شیوه‌ نمایششان عمق پیدا می‌کنند. پس اگرچه دنیای اطرافمان را به‌صورت ساختاری پیچیده و سه‌بعدی می‌بینیم، پروفسور تیلور ادعا کرده که این فقط یک توهم بصری است. البته این موضوع به این معنا نیست که زندگی ما یا جهان هستی واقعی نیستند، بلکه به این معناست که ماهیت واقعی کیهان، بسیار عجیب‌تر از چیزی‌ست که تا به امروز تصور کرده‌ایم.

نظریه جهان هولوگرافیک چیست؟​

وقتی می‌شنویم که می‌گویند «جهان مثل یک هولوگرام است»، شاید ذهنمان سراغ تصاویر مجازی در فیلم‌هایی مثل جنگ ستارگان یا کنسرت‌های دیجیتالی ABBA برود. اگرچه اصل ماجرا بی‌ربط نیست، اما نوع هولوگرامی که فیزیکدان‌ها از آن حرف می‌زنند، با آنچه که در ذهن ماست، فرق دارد.

بر خلاف آنچه که نام این نظریه به ذهن متبادر می‌کند، این موضوع هیچ ارتباطی با نور یا پروژکتور ندارد. در زبان علمی، هولوگرام یعنی سطحی دوبعدی که ظاهری سه‌بعدی دارد. چون هولوگرام‌ها نمای سه‌بعدی دارند، می‌توان از زوایای مختلف به آن‌ها نگاه کرد و حس کرد که جسمی واقعی در آن‌جاست. اما اگر آن را لمس کنید، فقط با یک سطح صاف و تخت روبه‌رو می‌شوید. دانشمندانی مثل پروفسور تیلور معتقدند که کل جهان نیز دقیقاً همین‌طور است؛ سطحی دوبعدی که فقط شبیه به سه‌بعدی دیده می‌شود. به جای آنکه جهان را همچون یک بلوک توپر تصور کنیم، پروفسور تیلور پیشنهاد کرده که آن را مثل یک توپ توخالی ببینیم. منظومه‌ها و کهکشان‌ها درون این فضای سه‌بعدی‌نما قرار دارند، اما ساختار واقعی سطح جهان فقط دو بعد دارد.

بر اساس «اصل هولوگرافیک»، می‌توان حرکت‌های گرانشی سیارات و ستارگان را تنها با بررسی آنچه که روی این سطح دوبعدی رخ می‌دهد، توضیح داد. ممکن است این حرف‌ها غیرمنطقی یا دیوانه‌وار به‌نظر برسند، اما از نظر دانشمندان، چنین تغییر نگاه بنیادینی به جهان لزوماً چیز بدی نیست. پروفسور تیلور در این باره گفته است:

تصور چنین چیزی واقعاً دشوار است. اما به همان اندازه هم درک آنچه که درون یک اتم می‌گذرد، سخت است. در قرن بیستم فهمیدیم که اتم‌ها از قوانینی تبعیت می‌کنند که با تجربه‌های روزمره ما تفاوت دارند. هولوگرافی پا را از آن هم فراتر می‌گذارد؛ چراکه نه‌تنها نیروها در این فضا کوانتومی‌اند، بلکه حتی تعداد ابعاد نیز با دنیای قابل مشاهده‌ ما فرق دارد.

آیا این یعنی جهان واقعی نیست؟​

یکی از رایج‌ترین سوءبرداشت‌ها درباره نظریه جهان هولوگرافیک این است که گویا جهان واقعی نیست یا ما در شبیه‌سازی زندگی می‌کنیم. در حالی که هولوگرام‌های آشنای ما معمولاً توسط دستگاهی ساخته و پخش می‌شوند و می‌توان آن‌ها را خاموش کرد، دانشمندان درباره جهان چنین چیزی نمی‌گویند.

همچنین، آزمایشگاه فِرمیلب، یکی از مراکز مهم فیزیک ذرات در آمریکا، تأکید کرده که نباید این نظریه را با مفهوم «شبیه‌سازی» اشتباه گرفت.

این‌که جهان سه‌بعدی ما در واقع در سطحی دوبعدی رمزگذاری شده باشد، لزومی ندارد به این معنا باشد که کسی یا چیزی خارج از این سطح، مشغول پخش یا اجرای این شبیه‌سازی است.

یعنی حتی اگر جهان هولوگرافیک هم باشد، جای نگرانی بابت اینکه در ماتریکس زندگی می‌کنیم، نیست. یکی از نتایج مهم اصل هولوگرافیک این است که ویژگی‌هایی مثل بُعد سوم یا گرانش، بخش بنیادین واقعیت نیستند. اما این هم به این معنا نیست که گرانش یا ابعاد بالا واقعی نیستند. دانشمندان می‌گویند که این مفاهیم، «ویژگی‌های پدیدارشونده» هستند. پروفسور کوستاس اسکندریس، فیزیکدان ریاضی از دانشگاه ساوت‌همپتون
توضیح داده است:

برای درک بهتر این موضوع می‌توان آن را با مفهوم دما مقایسه کرد. وقتی به یک اتم واحد نگاه می‌کنیم، آن اتم به‌تنهایی دما ندارد، فقط مکان و سرعت دارد. اما وقتی تعداد زیادی اتم کنار هم باشند و با هم برخورد کنند، می‌توانیم بگوییم که مجموعه‌شان دما دارد. دما یک ویژگی ذاتی ذرات بنیادی نیست، بلکه زمانی پدیدار می‌شود که مجموعه‌ای از این ذرات کنار هم قرار می‌گیرند. این موضوع باعث نمی‌شود که دما واقعی نباشد، بلکه در واقع دلیل واقعی بودن آن را توضیح می‌دهد.

به‌همین شکل، گرانش و بُعد سوم هم وقتی ظاهر می‌شوند که بخش‌هایی از یک جهان دوبُعدی به شیوه خاصی با هم تعامل داشته باشند و درست همان‌طور که دانستن این‌که دما فقط ناشی از حرکت اتم‌هاست، باعث نمی‌شود چای شما کمتر داغ به‌نظر برسد، این موضوع هم از واقعی بودن گرانش یا عمق نمی‌کاهد.

چرا دانشمندان فکر می‌کنند که جهان شبیه به یک هولوگرام است؟​

شاید در نگاه اول، این دیدگاه فقط یک بازی ریاضی جالب به‌نظر برسد. اما ممکن است از خودتان بپرسید که اصلاً چرا دانشمندان تلاش می‌کنند همه‌چیز را در دو بُعد توضیح دهند؟ پاسخ این سؤال به مسئله‌ای برمی‌گردد که استیون هاوکینگ مطرح کرده بود و به «پارادوکس اطلاعات» معروف است؛ موضوعی که ادعا می‌کند سیاه‌چاله‌ها یکی از قوانین بنیادی فیزیک را نقض می‌کنند. شاید شنیده باشید که طبق قوانین فیزیک، ماده نمی‌تواند خلق یا نابود شود. در فیزیک کوانتومی هم قانونی وجود دارد که می‌گوید «اطلاعات» نمی‌تواند به‌طور کامل از بین برود یا از هیچ به‌وجود بیاید. پروفسور تیلور می‌گوید:

پارادوکس اطلاعات در این است که به‌نظر می‌رسد سیاه‌چاله‌ها حافظه هر چیزی که به درونشان افتاده را از دست می‌دهند.

فرض کنید پیامی را روی یک کاغذ بنویسید و آن را ریزریز کنید. ممکن است فکر کنید که آن اطلاعات از بین رفته، اما در واقع، حتی اگر تکه‌ها خیلی کوچک باشند، باز هم می‌شود آن‌ها را کنار هم گذاشت و پیام را خواند. اما اگر آن کاغذ را داخل یک سیاه‌چاله بیندازید، هیچ راهی برای بازیابی آن اطلاعات نخواهید داشت.

دانشمندان در اواخر دهه ۱۹۷۰ متوجه شدند که راهی برای حل این مشکل وجود دارد؛ البته فقط در صورتی که سیاه‌چاله‌ها را به‌صورت دوبُعدی تصور کنیم. بر اساس این دیدگاه، وقتی چیزی را داخل یک سیاه‌چاله می‌اندازید، اطلاعات آن نابود نمی‌شود، بلکه در سطح دوبُعدیِ سیاه‌چاله پخش می‌شود.

استیون هاوکینگ که خودش کشف‌کننده پارادوکس اطلاعات بود، در سال‌های پایانی عمرش به همین دیدگاه گرایش پیدا کرده بود. اگر تصور این موضوع برایتان سخت است، نگران نباشید؛ حتی فیزیک‌دان‌ها هم هنوز در تلاش‌اند تا دقیقاً بفهمند این موضوع چه معنایی دارد.

نکته مهم این است که بررسی جهان از زاویه دوبُعدی، در بعضی شرایط، فهم پدیده‌های پیچیده را برای فیزیک‌دان‌ها راحت‌تر می‌کند. این دیدگاه به‌ویژه زمانی مفید است که بخواهیم بفهمیم در شرایطی مثل چند ثانیه اول پس از بیگ‌بنگ یا درون سیاه‌چاله‌ها که گرانش بسیار شدید است، چه اتفاقی می‌افتد و اگر این روش بتواند در مورد عجیب‌ترین و چگال‌ترین چیزهای جهان کار کند، پس احتمالاً برای بقیه چیزها هم جواب می‌دهد.