นักฟิสิกส์บางคนเชื่อว่าเราอาศัยอยู่ในโฮโลแกรม
นี่อาจจะเป็นคำพูดที่ฟังดูเหมือนมาจากภาพยนตร์ไซไฟล้ำยุค แต่จริงๆแล้ว แนวคิดนี้อาจจะเป็นทางออก ให้กับปัญหาที่นักฟิสิกส์ยังไม่สามารถแก้ได้ หลักการนี้มีชื่อว่า หลักการโฮโลกราฟิก (holographic principle)
ภาพจาก https://www.tuwien.at/fileadmin/_processed_/e/8/csm_holography_cyan_d533d06882.jpg
หลักการนี้กล่าวอย่างง่ายๆว่า “วัตถุใน 3 มิติ สามารถอธิบายได้ด้วยข้อมูลบนพื้นผิว 2 มิติ” หมายความว่า สิ่งต่างๆรอบตัวเราที่ปรากฏเป็น 3 มิติ เช่น ตัวเรา ต้นไม้ ดาวเคราะห์ คือภาพฉายของข้อมูลที่ถูกฝังอยู่ในพื้นผิว 2 มิติ หลักการนี้เป็นหลักการเดียวกันกับการสร้างภาพโฮโลแกรม โดยภาพโฮโลแกรมที่เราเห็นเป็น 3 มิติ จริงๆแล้วเกิดจากการฉายแสงผ่านแผ่นฟิล์มบางๆ แล้วให้แสงมันแทรกสอดซึ่งกันและกันจนเกิดเป็นภาพ 3 มิติ
หลุมดำ
จุดเริ่มต้นของหลักการนี้ มาจากการศึกษา อุณหพลศาสตร์ของหลุมดำ (blackhole thermodynamic) โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Jacob Bekenstein ได้ศึกษาว่าหลุมดำจะต้องมีเอนโทรปี (entropy) โดยที่เอนโทรปีของหลุมดำนั้น จะมีค่าขึ้นอยู่กับพื้นที่ของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ หมายความว่า เมื่อวัตถุตกเข้าไปในหลุมดำจะทำให้พื้นที่ของขอบฟ้าเหตุการณ์มีขนาดใหญ่ขึ้น
เนื่องจากหลุมดำมีมวลและเอนโทรปี จากกฎข้อที่ 1 ของอุณหพลศาสตร์ บอกว่าหลุมดำจะต้องมีอุณหภูมิ และวัตถุที่มีอุณหภูมิจะต้องแผ่รังสีออกมา โดยสตีเฟน ฮอร์คิง ได้ทำการศึกษาหลุมดำโดยใช้ทฤษฎีสนามควอนตัมที่กาลอวกาศโค้ง พบว่า หลุมดำสามารถแผ่รังสีออกมาได้จริง เรียกว่า รังสีฮอร์คิง (Hawking radiation) โดยรังสีฮอร์คิงที่แผ่ออกมาเรื่อยๆ จะทำให้หลุมดำมีขนาดเล็กลง จนสามารถระเหยหายไปได้
การระเหยของหลุมดำ เกิดเป็นปัญหาใหญ่ขึ้นมา คือ อนุภาคที่ตกลงไปในหลุมดำจะหายไป หมายความว่า ข้อมูลที่ระบุตัวตนของอนุภาคนั้น จะหายไปจากจักรวาลนี้ตลอดกาล ซึ่งขัดแย้งโดยตรงกับกฎการอนุรักษ์ข้อมูล (conservation law of information) ที่บอกว่า ข้อมูลไม่มีวันสูญหายไป เกิดเป็นปัญหาใหม่ขึ้นมาอีกแล้ว เรียกว่า ปัญหาข้อมูลที่หายไปในหลุมดำ (black hole information paradox) ซึ่งยังคงเป็นปัญหาที่นักฟิสิกส์แก้ไม่ได้
Gerard 't Hooft และ Leonard Susskind
Gerard ‘t Hooft และ Leonard Susskind ได้เสนอทางออกของปัญหานี้ โดยให้ข้อมูลของอนุภาคที่ตกลงไปในหลุมดำ จะอยู่บนพื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์เท่านั้น และสามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้ผ่านรังสีฮอร์คิง เป็นการแก้ปัญหาเรื่องข้อมูลที่หายไปแล้ว เรียบง่ายมาก
แต่การเสนอทางออกนี้กลับสร้างปัญหาขึ้นมาใหม่อีกแล้ว คือ ข้อมูลที่อยู่บนพื้นผิวของของฟ้าเหตุการณ์เป็นมุมมองจากผู้สังเกตุที่อยู่นอกหลุมดำเท่านั้น ในทางสัมพัทธภาพทั่วไปพื้นที่ตรงบริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์ไม่ได้พิเศษกว่าบริเวณอื่น ดังนั้นผู้สังเกตุที่ตกลงไปในหลุมดำพร้อมกับอนุภาค จะพบว่า ข้อมูลของอนุภาคนั้นตกลงไปข้างในหลุมดำไม่ใช่ที่พื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์
แอปเปิ้ลลูกเดียวกัน แต่ข้อมูลของแอปเปิ้ลถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ขึ้นอยู่กับผู้สังเกตุภายนอกหรือภายใน
จากมุมมองของสองผู้สังเกตุจะพบว่า ข้อมูลของอนุภาคถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนคือ 1. ตกลงไปในหลุมดำ 2.อยู่บนผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งข้อมูลทั้งสอง คือข้อมูลชุดเดียวกัน แต่ปรากฏต่อผู้สังเกตุทั้งสองในเวลาเดียวกัน เหมือนกับว่าข้อมูลของอนุภาคถูกคัดลอก แต่เนื่องจากผู้สังเกตภายในไม่สามารถสื่อสารกับผู้สังเกตุภายนอกได้ เนื่องจากไม่มีอะไรออกจากข้างในหลุมดำได้ จึงไม่เป็นปัญหาเรื่องการคัดลอกข้อมูล เพราะผู้สังเกตแต่ละคนจะรับรู้ข้อมูลได้เฉพาะตนเท่านั้น
ถ้าสมมติเราเป็นผู้สังเกตุพิเศษที่สามารถมองเห็นได้ทั้งข้างในหลุมดำและข้างนอกหลุมดำได้ในเวลาเดียวกัน จะพบว่า ข้อมูลส่วนที่ตกลงไปในหลุมดำนั้นเป็นข้อมูลใน 3 มิติ แต่ข้อมูลที่อยู่บนพื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์นั้นเป็น 2 มิติ ซึ่งข้อมูลทั้งสองชุดนั้นคือข้อมูลที่อธิบายสมบัติของอนุภาคตัวเดียวกัน จึงเกิดเป็นไอเดียของหลักการโฮโลกราฟิก แต่เนื่องจากเราเป็นผู้สังเกตภายนอก ข้อมูลที่รับรู้ได้คือข้อมูลบนพื้นผิวขอบฟ้าเหตุการณ์เท่านั้น แต่ข้อมูลของอนุภาคในหลุมดำก็สามารถอธิบายได้ด้วยเช่นกัน
หลักของโฮโลกราฟิกถูกนำไปประยุกต์อย่างแพร่หลาย เช่น Ads/CFT correspondence แต่สิ่งที่ผมสนใจคือ พลังงานมืดแบบโฮโลกราฟิก (Holographic dark energy) คือ พลังงานมืดในเอกภพที่เราอาศัยอยู่ใน 3 มิติ สามารถอธิบายได้ด้วยพื้นที่ของขอบเอกภพ 2 มิติได้ ตีความได้ว่า พลังงานมืดเป็นเพียงภาพฉายของข้อมูลที่อยู่ตรงบริเวณขอบของเอกภพเท่านั้น ดังนั้นถ้าเราขยายแนวความคิดนี้ให้กว้างออกไปอีก จะพบว่า ไม่เพียงแต่พลังงานมืดเท่านั้น แต่ตัวเราหรือสิ่งรอบตัว อาจจะเป็นเพียงภาพฉายจากข้อมูลบางอย่างที่อยู่ตรงบริเวณขอบเอกภพก็เป็นไป
- 77
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
