آیا کل گیتی میتواند یک هولوگرام باشد؟

آیا جهان یک هولوگرام است ؟ آیا جهان سایه ای وجود دارد که در آن بدن های ما در یک فرم فشرده دو بعدی قرار دارند ؟ آیا جهان یک برنامه رایانه ای است ؟ آیا می توان محتویات جهان را بر روی یک سی دی قرار داده و در زمان مناسب آن را پخش کرد ؟ آیا ما در یک جهان هولوگرامی زندگی می کنیم؟

ماهیت هولوگرام به این ترتیب است که سطح دو بعدی آن تمام اطلاعات لازم برای تولید مجدد یک تصویر سه بعدی را در خود کدگذاری می کند. برخی کیهان شناسان تصور می کنند که شاید بتوان چنین ایده ای را در مورد خود جهان نیز بکار برد و منشاء آن به فیزیک سیاه چاله ها بازمی گردد.

اصل هولوگرافی درباره جهان هولوگرامی

اصل هولوگرافی استدلال میکند که اطلاعات موجود در یک منطقه از فضا را می توان با اطلاعات موجود در سطح آن تعیین و مشخص کرد. به عنوان مثال، یک جاده ی ۱۰ مایلی را که شامل یک خط آغاز و یک خط پایان است تصور کنید. فرض کنید حداقل سرعت در این جاده ۶۰ مایل بر ساعت باشد و ما بخواهیم سرعت ماشین را در این جاده مشخص کنیم. اولین کاری که ما می توانیم انجام دهیم این است که ماشین را در تمام طول جاده مشاهده کرده و سرعت آن را نیز در تمام طول جاده اندازه گیری کنیم.

اما یک راه ساده تر نیز وجود دارد و آن هم این است که زمان آغاز و زمان گذشتن ماشین از خط پایان را اندازه بگیریم. در سرعت ۶۰ مایل در ساعت، یک ماشین می تواند در هر دقیقه یک مایل را بپیماید، بنابراین اگر زمان بین آغاز و پایان کمتر از ۱۰ دقیقه باشد، پس می توان فهمید که ماشین سرعت گرفته است. از لحاظ ریاضی، فضا می تواند به عنوان یک هولوگرام از سطح نمایش داده شود که شامل آن است.

نظریه هاوکینگ در تحلیل جهان هولوگرام

هاوکینگ در تحلیل فیزیک سیاه چاله ها عنوان داشت که مقدار کلی اطلاعات موجود درون یک سیاه چاله با مساحت افق رویداد آن متناسب است . این یعنی چی ؟ مثلاً شما آیا می توانید درباره کتاب یا دیدن جلد آن قضاوت کنید . یا اینکه می گویید برای پی بردن به محتویات کتاب باید دید که درون آن چی نوشته شده یعنی متناسب با حجم است نه با سطح آن ولی هاوکینگ می گوید اطلاعات موجود در یک سیاه چاله را می توان از سطح آن بدست آورد. یعنی از روی جلد یک کتاب می توانید درباره کتاب قضاوت کنید و این یعنی هولوگرام.

یعنی اگر ما فرض را بر این بگیریم که جهان ما یک سیاه چاله باشد و سیاه چاله هم اطلاعات ذخیره شده در درون آن متناسب با مساحت افق رویداد آن پس لاجرم اطلاعات جهان ما متناسب از با مساحت افق رویداد یعنی تمام اطلاعات موجود در جهان ما می تواند در روی یک سطح منعکس باشد و فقط با مطالعه همان سطح شما به محتوی درون جهان پی ببریم.

نظیر یک همزادی یا دوگانی ، نظریه پردازان پوسته ای که قائل به پوسته ها هستند، نشان دادند این می تواند بین جهان چهاربعدی و پنج بعدی برقرار باشد یعنی هرموجودی که در فضای بعد پنجم زندگی می کند نظیر موجودی است که در فضای چهاربعدی زندگی می کند و یک همزادی بین موجود در فضای پنجم و موجود در فضای آسانتر از فضای چهاربعدی صورت می گیرد و ماحصل هر دو یکسان بدست می آید .

نظریه ریسمان

نظریه ریسمان تعبیر کمی متفاوت از کوچکترین فاصله ارائه می دهد . در این نظریه اگر یکی از ریسمان های به اندازه طول های پلانک را بگیریم و روی خود خم به اندازه ای به اندازه می رسیم یعنی فاصله ای کوچکتر از طول پلانک این یعنی فیزیک درون طول پلانک با فیزیک بیرون طول پلانک معادل است. چون در این فرض دو ریسمان را دایر کردیم و با هم ترکیب کرده و کره را بدست آورده ایم .

پس در این تصویر فضای سطح باز هم حکایتگر فضای داخلی کره است که نشان از آن است که فضای کوچکتر از طول پلانک با فیزیک ابعاد بزرگتر از طول پلانک برابر است یعنی حتی درکوچکترین فاصله نظریه ریسمانی یک جهان هولوگرام کامل می تواند وجود داشته باشد.

اگر بتوان جهان را دیجیتالی کرد و به صفر و یک خلاصه کرد آنگاه این سوال پیش می آید که مجموع اطلاعات موجود در جهان چه خواهد بود ؟ یک سیاه چاله با عرض در حدود یک سانتیمتر می تواند بیت اطلاعات را در خود جای دهد . پس جهان مرئی ما احتمالاً شامل اطلاعاتی بسیار بیشتری است که بیت اطلاعات ( یک گوگل ) اگر ما کوچکترین فاصله ممکن را در برابر طول پلانک سانتی متر بگیریم در این فاصله فوق العاده کوچک یک بین اطلاعات را در خود جای می دهند و اگر تمام مربع های یک سطح سیاه چاله یا جهان را بدست آوریم اطلاعات کل جهان را بدست آورده ایم .

نظریه Eskenderis در تحلیل جهان هولوگرام

در مورد یک بررسی واقعی و حقیقی حرف بزنیم: دانشمندان گزارش دادند کل گیتی می­تواند یک هولوگرام پهناور و پیچیده باشد و حتی آشفته کننده­ تر این که، اگر چیزی که فکر می­کنیم حقیقی و واقعی است فقط یک وهم و خیال باشد،ما چه فکری خواهیم کرد.

تصور کنید که هر چیزی که شما در سه بعدی می­بینید، احساس می­کنید و یا می­شنوید (و یا ادراک شما از زمان)، در حقیقت از یک میدان دو­بعدی صاف متجلی و ناشی می­شود.به گفته ­ی دستیار نویسنده یعنی Kostas Eskenderis از دانشگاه ساوت­ همپتون انگلستان این ایده شبیه این است که در هولوگرام­ های معمولی یک تصویر سه بعدی در یک سطح دو بعدی کدگذاری (encode) می­شود، مانند آن هولوگرام­ هایی که در کارت­ های اعتباری وجود دارد ولی این دفعه،در این مورد کل گیتی کدگذاری شده است.

به گفته­ ی این تحقیق، این شبیه مشاهده ­ی یک فیلم سه بعدی در یک سینما است.در حالی که ما تصویری می­بینیم که دارای ارتفاع، عرض و عمق است، ولی در حقیقت همه­ ی آنها از یک صفحه نمایش دو بعدی صاف ناشی می­شوند.

بررسی نظریه گرفتاری درباره جهان هولوگرامی

در حال حاضر یک مطالعه ی جدید نشان می دهد که اصل هولوگرافی حداقل در برخی از موارد می تواند بر روی مدلهای فضایی مسطح و تخت نیز اعمال شود، این تیم بر روی یک نظریه به نام گرفتاری کار کرده اند. اگر دو شی مانند الکترون گرفتار شوند، می توانند در تئوری کوانتوم به عنوان یک موجودیت واحد توصیف گردند. گرفتاری یک از عجیب ترین جنبه های تئوری کوانتوم است و به برخی از پیش بینی های عجیب و غریب در مورد جهان می پردازد اما این پیش بینی ها از لحاظ تجربی نیز تایید شده اند.

چیزی که این تیم به آن دست یافته است این است که محاسبات یک خاصیت گرفتاری خاص با آنتروپی در نظریه ی کوانتوام استاندارد تقریبا نتایج مشابهی با استفاده از نسخه ی هولوگرافی دارد. به عبارت دیگر، نسخه های استاندارد و هولوگرافی از لحاظ ریاضی با هم برابرند. آنها این محاسبات را در یک مدل جهانی که مسطح وتخت است انجام دادند که نشان میدهد اصل هولوگرافی در مورد فضای مسطح نیز کار میکند.

این یک اثبات کلی نیست و نشان نمی دهد که اصل هولوگرافی برای جهان مسطح و تحتی همچون جهان ما می تواند کار کند تنها چیزی که این مشاهدات نشان میدهد این است که در موردهای سیستم های کوانتومی این اصل ممکن است صادق باشد. هنوز کارهای زیادی باید در این زمینه انجام گیرد تا بتوان با قطعیت در مورد آن صحبت کرد و حتی این موضوع نیز بدان معنا نیست که جهان هولوگرامی وجود دارد.

داده های موجود در نویز سفید و تاثیرات آن بر این نظریه

نویسندگان تحقیق می­گویند آنها شواهدی در مورد گیتی هولوگرافیک، به وسیله­ ی مطالعه ­ی “پس­تاب (afterglow)” در Big Bang با کمک تلسکوپ­های جدید قدرتمند، یافته ­اند.

تلسکوپ مقدار زیادی دیتای پنهان شده در “نویز سفید (white noise)”یا مایکرویوهای جا مانده از لحظه ­ای که گیتی خلق شد،شناسایی کرده است.فیزیک دانان نظری و ستاره شناسان ابتدا مضامین و مفاهیم گیتی هولوگرافیک را در دهه ­ی ۱۹۹۰ شناسایی کردند و این کشف تا این جا ،بهترین شاهد برای آن نظریه بوده است. دانشمندان می­گویند که این نظریه ی عجیب و غریب (odd)، مشابه و برابر با آن نظریه­ های قدیمی است، در این مورد که گیتی از چه چیز ساخته شده،و این را هم اضافه می­کنند که این نظریه می­تواند بعدها نظریه ­ی جاذبه ­ی اینشتین و نیز نظریه­ ی کوانتوم را توضیح دهد.

تحقیق در مجله­ ی Physical Review Letters منتشر شد و توسط دانشمندانی از کانادا،انگلستان و امریکا انجام شد.

نظریه دانشمندان ژاپنی درباره هولوگرام های بزرگ

با استفاده از قدرت حرکت امواج کوچک در دریایی از الکترون، فیزیکدانان ژاپنی نظریه هولوگرامی جدیدی را برای طراحی هولوگرام ایجاد کرده اند که زمانی که شی درحال حرکت است، رنگش تغییر نکند. طبق گفته ی ساتوشی کاواتا، فیزیکدان بصری از دانشگاه اساکای ژاپن، در یک هولوگرام معمولی به هنگام تغییر زاویه شئ، رنگ آن شئ نیز تغییر می کند. طراحی نظریه هولوگرام که ما طراحی کردیم از هر گوشه و زاویه رنگی طبیعی را نمایش می دهد.

نظریه پرتوهای موج های نور فعال

این دستگاه محققان، ازپرتو های موج های نور فعال در الکترون های آزاد استفاده می کند که به هیچ اتمی متصل نیستند و بر روی سطح فلز قرار می گیرند. این پدیده که پلاسما های سطحی نام دارند برای از بین بردن سلول های سرطانی مورد استفاده قرار می گیرند و پردازنده های کامپیوتری فوق سریع را تولید  می کنند. آنها همچنین در پنجره های شیشه ای رنگارنگ قرون وسطی نشان داده می شوند، جایی که پلاسمون های فلک های طلا در شیشه به حالت تعلیق درآمده و پنجره را تغییر می دهند.

نظریه کاواتا

کاواتا می گوید که پلاسما همیشه نور رنگی را منتشر می کند، اما معمولا تنها در چند نانومتر از سطح فلز دیده می شود. اما اگر نور از یک سطح ناصاف سرگردان شود، می تواند به اندازه کافی از فلز به سمت چشم غیر مسطح دیده شود. در مقاله ای که در هشتم آوریل پیرامون علم منتشر شد، کاواتا و هم کارانش توضیح می دهند که چگونه  از پلاسمون های سطحی برای بازسازی یک هولوگرام کامل و واضح استفاده می کنند.

اولا، محققان برای ثبت رکورد ازلیزرهای قرمز، سبز و آبی استفاده کردند تا نور را از یک جسم ( به عنوان مثال یک سیب ) بر روی یک ورقه ی نازک از مواد حساس به نوری به نام ریز رنگ پخش می شود و از آنجا به یک لوح شیشه ای می پیوندد.

پلاسمون در نظریه هولوگرام

پس از عکس برداری، یک ورقه ی ریخته گری از نقره را با یک لایه سیلیکون دی اکسید بالای آن قرار دادند. به گفته ی محققان دی اکسید سیلیکون به هدایت امواج نور هولوگرافی در جهت درست کمک می کند. مجموع این مجموعه 230 نانومتر بود. کاواتا توضیح داد که یک لامپ هالوژن که در پشت صفحه قرار دارد، بسته به پلاسما های مختلف و بسته به زاویه ی نور ورودی تحریک می شود. هر پلاسمون طول موج خاص یا رنگی از نور را منتشر می کند.

( بنابراین حتی اگر شما نور سفید دریافت کنید، فقط یک رنگ توسط پلاسمون انتخاب شده است) نور منتشر شده از پلاسما، نظریه هولوگرام را به عنوان یک تصویر مجازی که در بالای صفحه قرار دارد، بازسازی می کند. کاواتا ادعا می کند که این دستگاه  برای بهره در برنامه های روزمره آماده نیست. او که بیشتر به فیزیک علاقه مند است گفته: ( کسی گمان نمیکرد که پلاسمون برای برنامه ها کاربردی داشته باشد، بنابراین آن برای من سرگرم کننده بود. من تنها میخواستم نشان دهم که انجام این کار دور از انتظار نیست اما من امیدوارم که مردم به فکر استفاده از این تکنولوژی برای صفحه نمایش های سه بعدی بزرگتر مانند تلوزیون باشند.)

دیگر محققان شک دارند که این دستگاه بتواند تصویر را در صفحه نمایش بزرگتر قرار دهد. در حال حاظر این تصاویر بسیار کوچک اند، تنها دو تا سه سانتی متر هستند. ناصر پژگمباریان، فیزیکدان دانشگاه آریزونا گفت که این مسائل موجب کاهش احتمال آینده تجاری این فناوری می شود. گروهی که هولوگرافی سه بعدی را ساخته است می تواند در زمان واقعی آن را به روز کند.

نظریه هولوگرام مایکل بو

مایکل بو از آزمایشگاه Media MIT  که گروه تحقیقاتی اش یک ویدیوی هولوگرافی قابل ارتقاء 3روزه را عرضه کرد است  گفته که این اولین دستگاه هولوگرافی سه بعدی نیست. او گفت فیزیک دراین زمینه بسیار جالب است. به نظر می رسد که اگر این تکنیک بتواند مزایای کارآیی نور و زاویه دید برای طراحی هولوگرام تولید شده را ارائه کند، می تواند تولید انبوه هولوگرام های خود را ارزان کند. در حال حاظر طراحی هولوگرام های پلاسمونی به نظر نمی آیند که جهان را تغیر دهند، اما آنها قطعا زیبا هستند.

گروهی از محققان در ژاپن، هولوگرامی ساخته اند که افراد می توانند آن را لمس و احساس کنند. نظریه هولوگرام به شکل پری های کوچک آبی رنگ درآمده و با کمک تکنولوژی یک کوادریلیوم ثانیه ای ساخته شده اند. محققانی از پنج دانشکده ی ژاپنی مختلف در این پروژه همکاری داشته اند و به آن عنوان نور “پریایی” را داده اند. این پروژه جهت بهبود نظریه هولوگرام های سه بعدی ساخته شده است. ساخت هولوگرام هایی که قادر به پاسخگویی به لامسه ی افراد می باشند، اساسا به فرد، اجازه می دهند تا هولوگرام را دستکاری کنند.

تکنولوژی هولوگرام لمسی

تکنولوژی هولوگرام های لمسی پیش تر وجود داشته است اما پرتوهای لیزری استفاده شده اند تا نظریه هولوگرام هایی بسازند که به پوست افراد حرارت می دهند و این امر از دسترسی تجاری به آن جلوگیری می کند. هرچند که تیم محققان ژاپنی سیستمی را تکمیل نموده اند که به نبض لیزری در فرکانس بالا حرارت می دهد و لیزر یک کوادریلیوم ثانیه ای نامیده می شود.

تکنولوژی این لیزرها جهش هایی از نور را ایجاد می کنند که در یک میلیونم و یک میلیاردم ثانیه عمل می کنند. در نتیجه لیزر، حرکات لیزری ایجاد می کند که به لامسه، زمانی که منقطع باشد، پاسخ می دهد. بنابراین تصاویر مورد نظر می توانند با لیزر ایجاد شوند و افراد میتوانند هر آنچه را که با لیزر کشیده اند را حس کنند، حتی با اینکه آن ها عناصری بی جان هستند.

تکنولوژی هولوگرام

این تکنولوژی به زودی عناصری مورد استفاده در رشته ی اتصالات هولوگرافی خواهد داشت. برای مثال ممکن است یک کیبورد کامپیوتری که از نور ساخته شده را ایجاد کنند، که به اعضای داخلی شخص ساطع می گردد یا در عوض ابزار مفید و قابل حمل دیگری ساخته شود. یک قدم پیشتر برویم، ممکن است روزی در طول یک تماس تصویری بتوانید طرف مقابلتان را یا حتی در طول انجام یک بازی مجازی واقعی بخش های مختلف بازی را حس و لمس کنید.