Jak každý ví, prostor má oficiálně tři rozměry. Tedy ponecháme-li stranou rozličné vícerozměrné hypotézy. Jenže, co když je to jenom iluze? Existuje představa, že prostor je ve skutečnosti jenom dvourozměrný. Jde o dotažení holografického principu, potměšilé spekulace o kvantové gravitaci, která vychází z přediva strunových teorií. Podle těchto úvah mohou být veškeré informace obsažené v objemu určitého prostoru reprezentovány teorií fungující na dvourozměrné hranici této oblasti.
Craig Hogan, šéf Centra Fermilabu pro částicovou astrofyziku, to přirovnává k mocným artefaktům, na něž zíráme každý den dlouhé hodiny – k televizním obrazovkám. Máme pocit, že je s námi úžasně komplikovaný svět, ale přitom sledujeme jenom hemžení pixelů, bodů na 2D obrazovce. Podle Hogana je to s vesmírem docela podobné, jen pixely, tedy kvanta prostoru, jsou nezměrně maličké. Jejich velikost by se měla pohybovat v měřítku Planckovy délky, podle mainstreamových názorů nejkratší dosažitelné vzdálenosti, o které se můžeme něco dozvědět. Ta činí přibližně 1,6 krát 10 na mínus 35 metru.
Koncept holografického vesmíru poslední dobou bojuje o přežití, ozvěny této bitvy se objevily i na stránkách OSLA. Z pohledu nadšeného laika je spíše v defenzivě, i když se občas objevují i náznaky podpory této zajímavé představy. Zmíněný Hogan je autorem poměrně kontroverzní hypotézy holografického šumu (holographic noise), podle níž by kvantová povaha prostoru měla vyvolávat zachytitelný šum. Zatím jsme ho ale neobjevili.
Hogen a jeho spolupracovníci se teď rozhodli nasadit těžkou váhu. Ve Fermilabu spustili Holometer, což by měl být nejcitlivější laserový interferometr na světě. Právě tenhle stroj na zázraky by teoreticky mohl jako první detekovat holografický šum časoprostoru. Je vybavený dvěma interferometry, přičemž každý z nich vysílá laserový paprsek s výkonem 1 kW, tedy asi jako 200 tisíc laserových ukazovátek. Analýza těchto paprsků by měla prozradit, jestli náš vesmír prostupuje holografický šum.
Tento šum kvant prostoru by měl být všudypřítomný, samozřejmě pokud vůbec existuje. Jde o to, aby ho ve Fermilabu dovedli odlišit od jiných zdrojů šumu. Největším problémem jsou prý pro ně rádiové vlny, pocházející z okolní elektroniky. Experiment Holometer by si s nimi ale měl být schopen poradit. Pokud Hogan a spol. něco najdou, tak se možná otřese celý náš vesmír v základech. Holometer už běží na plný plyn a měl by sbírat data letos i v příštím roce. Pak se ukáže, co je vesmír vlastně zač a OSEL u toho jistě nebude chybět.
O zasvěcený komentář k experimentu Holometer jsme požádali Pavla Bakalu, odborníka na obecnou teorii relativity a chování hmoty a záření v blízkosti černých děr a neutronových hvězd, z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě:
Představa našeho vesmíru jako kvantového hologramu je hodně atraktivní a dosti odvážnou interpretací šumu, který zachycuje německý gravitační detektor GEO 600. Diskrétní struktura prostoročasu, kterou mají tvořit kvantově se chvějící pixely kosmického hologramu, je však také důležitou ingrediencí poněkud odlišného teoretického modelu – kvantové smyčkové gravitace. Naopak různé varianty konkurenční teorie superstrun žijí na pozadí spojitého prostoročasového kontinua.
Důsledky případné zrnitosti prostoročasu jsou pro astrofyziku vysokých energií a kosmologii významné. Nespojitý prostoročas by měl mimo jiné způsobovat vakuovou disperzi vysokoenergetických fotonů, tedy obdobu závislosti indexu lomu na frekvenci v látkovém prostředí. Látkou, která brzdí pohyb fotonů, by ovšem v tomto případě bylo samotné časoprostorové pletivo. Některá observační data, například teleskopu MAGIC v oblasti gama záření, takovou možnost nevylučují. Lze také spekulovat o ovlivnění hyperrelativistických vysokoenergetických částic kosmického záření. Na experimentu HOLOMETER je tedy fascinující, že v případě pozitivních výsledků bychom kromě podpory ideje kosmického hologramu měli i poprvé v rukách ověření konkrétní a klíčové předpovědi jedné z existujících teorií kvantové gravitace.
Are We Living In A Holographic Universe? Kredit: DNews.
Fermilab"s Holometer experiment. Kredit: Medill Reports.
Literatura
Fermilab Press Release 26. 8. 2014, Wikipedia (Holographic principle, Holometer).