Holografinen periaate
 |
Tämä artikkeli tai osio on keskeneräinen. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla sivua. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla. Merkinnän syy: Käännös osittain keskeneräinen. |
Holograafinen periaate on säieteorioiden ja oletettavasti myös kvanttigravitaation ominaisuus, jonka mukaan avaruuden tilavuuden voidaan ajatella olevan osa raja-aluetta. Se on todennäköisesti valonkaltainen raja kuten gravitaatiohorisontti. Hollantilainen fyysikko Gerardus ’t Hooft esitti vuonna 1984 ensimmäisenä holografiaperiaatteen ja Leonard Susskind antoi sille tarkan säieteoreettisen tulkinnan[1] yhdistellen omia ideoitaan 't Hooftin ja Charles Thornin aikaisempiin ideoihin.[1] Raphael Bousso toi esille,[2] että Thorn havaitsi vuonna 1978 säieteorian sallivan alempiulotteisen tulkinnan, jossa gravitaatio tulee esille niin kutsutun holografisen tavanselvennä takia.
Yleismaallisesti teorian mukaan koko universumin voidaan ajatella olevan kaksiulotteinen informaatiostruktuuri, joka on "maalattu" kosmologiseen horisonttiin. Täten tutut kolme dimensiota olisivat pätevä määritelmä vain makroskooppisilla mittakaavoilla ja matalilla energioilla. Kosmologista holografiaa ei ole todistettu matemaattisen tarkasti, osaksi koska kosmologisella horisontilla on ajan kuluessa kasvava äärellinen alue.[3][4]
Musta-aukkotermodynamiikka inspiroi holografisen periaatteen kehittämistä. Musta-aukkotermodynamiikka otaksuu, että maksimientropia missä tahansa alueessa skaalautuu säteen neliön eikä kuutioon, kuten voitaisiin olettaa. Mustan aukon tapauksessa oivallettiin, että kaikkien mustan aukon sisään pudonneiden kappaleiden informaatiosisältö saattaisi sisältyä kokonaan tapahtumahorisontin pinta-epävakaisuuksiin. Holografinen periaate ratkaisee mustan aukon informaatioparadoksin säieteoriaan vedoten.[5]
Siitä huolimatta Einsteinin yhtälöiden klassiset ratkaisut mahdollistavat suuremmat entropia-arvot kuin mitä pinta-alalaki sallii. Täten entropia-arvot olisivat suuremmat kuin mustan aukon entropia-arvot. Nämä ratkaisut ovat niin kutsuttuja "Wheelerin kultapusseja". Tällaisten ratkaisujen olemassa olo on ristiriidassa holograafisen tulkinnan kanssa eikä niiden vaikutusta kvanttigravitaatioteoriaan eikä holografiseen periaatteeseen vielä ymmärretä.[6]
Mustan aukon entropia
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Pääartikkeli: Hawkingin säteily
Kappale, jonka entropia on korkea, on mikroskooppisella tasolla satunnainen. Koska mustat aukot ovat Einsteinin yhtälöiden tarkkoja ratkaisuja, niiden entropian ajateltiin olevan nolla.
Jacob Bekenstein kuitenkin huomasi, että tämä on ristiriidassa termodynamiikan toisen pääsäännön kanssa. Jos korkeaentropinen kuuma kaasu joutuisi mustaan aukkoon, niin entropiaa häviäisi. Yksi tapa välttää ristiriita termodynamiikan toisen pääsäännön kanssa on olettaa, että mustat aukot ovat satunnaisobjekteja, joiden entropia on hyvin korkea.
Bekenstein oletti mustien aukkojen olevan maksimientropiakappaleita. Niillä olisi suurempi entropia kuin millään muulla saman tilavuuden kappaleilla. Ainoa tunnettu raja on gravitaatio; liian suurienerginen kaasu romahtaa mustaksi aukoksi. Bekenstein käytti tätä tietoa asettaakseen ylärajan entropialle tietyssä avaruusalueessa. Yläraja on verrannollinen alueen pinta-alaan. Hänen johtopäätöksensä mukaan mustan aukon entropia on suoraan verrannollinen tapahtumahorisontin pinta-alaan.[7]
Katso myös
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Bousso, Raphael: The holographic principle. Reviews of Modern Physics, 2002, 74. vsk, nro 3, s. 825–874. doi:10.1103/RevModPhys.74.825 arXiv:hep-th/0203101
- 't Hooft, Gerard: Dimensional Reduction in Quantum Gravity. Määritä julkaisu!1993, s. 10026. arXiv:gr-qc/9310026
Viitteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b Susskind, Leonard: The World as a Hologram. Journal of Mathematical Physics, 1995, 36. vsk, nro 11, s. 6377–6396. doi:10.1063/1.531249 arXiv:hep-th/9409089
- ↑ Bousso, Raphael: The Holographic Principle. Reviews of Modern Physics, 2002, 74. vsk, nro 3, s. 825–874. doi:10.1103/RevModPhys.74.825 arXiv:hep-th/0203101
- ↑ Lloyd, Seth: Computational Capacity of the Universe. Physical Review Letters, 24.5.2002, 88. vsk, nro 23. PubMed:12059399 doi:10.1103/PhysRevLett.88.237901 arXiv:quant-ph/0110141
- ↑ Davies, Paul: Multiverse Cosmological Models and the Anthropic Principle CTNS. Arkistoitu 27.12.2015. Viitattu 14.3.2008.
- ↑ Susskind, L.: The Black Hole War – My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics. Little, Brown and Company, 2008.
- ↑ Marolf, Donald: Black Holes, AdS, and CFTs. General Relativity and Gravitation, April 2009, 41. vsk, nro 4, s. 903–17. doi:10.1007/s10714-008-0749-7
- ↑ Bekenstein, Jacob D.: Universal upper bound on the entropy-to-energy ratio for bounded systems. Physical Review D, January 1981, 23. vsk, nro 215, s. 287–298. doi:10.1103/PhysRevD.23.287
Aiheesta muualla
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Raphael Bousso luennoi holografisen periaatteen perusteista. UCTV.TV-video.](englanniksi)
- Scientific American Jacob Bekensteinin artikkeli holografisesta periaatteesta. 2003.(englanniksi)
