有争议的实验没有证据表明宇宙是全息图

这是一个经典的失败者故事:在废弃的隧道中工作,带着几个激光器和几个镜子,一群勇敢的物理学家梦想着一种方法来测试理论物理学中最疯狂的想法之一 - 来自近乎难以理解的领域的概念“弦理论“我们的宇宙可能就像一个巨大的全息图。 然而,科学不会放纵感伤的最爱。 经过多年探索时空结构以获得“全息原理”的信号,伊利诺斯州巴塔维亚费米国家加速器实验室(费米实验室)的研究人员已经空了,因为他们将在明天在实验室报告。

零结果不会让很多人感到惊讶,因为该原理的一些发明者抱怨说测试无法测试它。 但是,帕萨迪纳加州理工学院的理论家Yanbei Chen表示,这项实验及其发明者费米实验室理论家Craig Hogan值得一试。 “至少他正在努力进行实验测试,”陈说。 “我认为我们应该做更多的事情,如果字符串理论家抱怨这不是在测试他们正在做什么,那么,他们可以提出他们自己的测试。”

全息原理源于黑洞的理论研究,这是一个球形区域,在这里,重力非常强烈,以至于光线都无法逃逸。 理论家们意识到黑洞的紊乱程度或熵与其表面积成正比。 由于熵与信息内容有关,一些理论家建议信息区域连接可以扩展到任何适当定义的空间和时间,或时空。 因此,粗略地说,3D空间区域中包含的最大信息量将与其2D表面积成比例。 然后宇宙有点像全息图,其中2D图案捕获3D图像。

如果是真的,这个原则可能会引导弦理论家们在他们的大探索中融合引力理论和量子力学。 而且,令人惊讶的是,可观察宇宙中的信息总量是有限的。

2009年,Hogan设想了一种测试这个想法的方法。 他推断,全息原理可能出现的一种方式是,在不同方向上的坐标 - 上下,前后,右 - 左 - 遵循量子力学不确定关系,有点像着名的海森堡不确定性原理,它表明你不能同时知道诸如电子的粒子的位置和动量。 如果是这样,则应该不可能精确定义3D位置,至少在10-35米的非常小的尺度上。

Hogan认为他可以使用称为干涉仪的L形光学设备发现这种效应,其中激光用于测量设备两个臂的相对长度,在一个原子宽度的一小部分内。 如果无法准确定义位置,那么“全息噪声”应该会导致干涉仪的输出以每秒数百万个周期的频率抖动,他认为。 如果两个干涉仪背对背放置,它们会对不同体积的时空进行采样,并且它们的全息噪声将是不相关的。 但是如果它们一个在另一个内部,则干涉仪将探测相同体积的时空,并且全息噪声将是相关的。 如果干涉仪足够大,那么相关的全息噪声应该有效地放大到可观察到的尺度。

现在,Hogan,费米实验室的实验者Aaron Chou及其同事用干涉仪测量了39米长的臂。 对他们来说不幸的是, 。 伊利诺斯州芝加哥大学的研究生Lee McCuller表示,“这种相关性与新颖的物理效应无关。”他将在实验室的演讲中展示结果。

然而,无效结果意味着什么仍然不清楚。 陈说他从来没有完全理解实验是如何运作的,也不是霍根关于全息原理起源的理论。 他说,真正需要的是对实验能够和不能测试什么类型的理论进行某种一般性分析。

就他而言,Hogan说实验达到了它所针对的灵敏度,表明该技术有可能进行进一步的测量。 “对我来说,重大新闻是我们有一种在这个级别上测量时空的技术,”他说。

事实上,他说,可以重新配置全息仪,以寻找不是位置固有的不确定性,而是寻找时空角度方向的抖动 - 在他看来,这是另一种可能的全息噪声信号。 毕竟,也许失败者仍然有机会。