آیا ما در جهان هولوگرافیک زندگی می‌کنیم؛ قسمت اول+عکس

به گزارش جام جم آنلاین به نقل از زومیت،  اگر اهل تماشای سریال Rick and Morty باشید، حتما آن قسمت از سریال را به خاطر دارید که ریک و مورتی وارد باتری سفینه‌ی فضایی‌شان می‌شوند که در واقع میکروجهانی است که ریک درون باتری خلق کرده. کمی بعد متوجه می‌شویم که مردمان این میکروجهان هم دنیای کوچک‌تری برای خودشان داخل باتری خلق کرده‌اند؛ جهانی در جهانی در جهان دیگر؛ چیزی شبیه عروسک ماتریوشکا یا جعبه‌هایی با اندازه‌های متفاوت که درون یکدیگر قرار گرفته‌اند.
حالا اگر اهل بازی باشید، حتما در جریان بازی‌های سبک شبیه‌سازی مثل The Sims (که نامش از واژه‌ی simulation به ‌معنی شبیه‌سازی گرفته شده است)، Minecraft و بازی‌های مشابه هستید که در آن مثل ریک می‌توانید دنیای خودتان را آن طور که دوست دارید، خلق کنید. 
حالا تصور کنید افراد شبیه‌سازی‌شده‌ی بازی شما هم دنیای دیگری داخل این دنیای مجازی خلق کنند. تصورش ممکن است؛ چون جعبه‌ی بزرگ‌تر همیشه از جعبه‌ی کوچک‌تر درونش خبر دارد. اما آیا این جعبه‌ی کوچک از وجود جعبه‌ی بزرگ‌تر که آن را در بر گرفته، آگاه است؟

 

موجود شبیه‌ساز درون باتری سفینه‌ی ریک در حال نشان دادن دنیای شبیه‌ساز خود در باتری دیگر

 

حالا بیاید خودمان را جای این جعبه بگذاریم. ما از دنیاهای شبیه‌سازی‌شده در بازی‌های کامپیوتری و فیلم‌ها آگاهیم؛ اما آیا می‎توانیم تصور کنیم که خود ما نیز در دنیایی شبیه‌سازی‌شده زندگی می‌کنیم؟ یعنی ما جعبه‌ی کوچک‌تری هستیم درون جعبه‌ای بزرگ‌تر. واکنش ما به این ادعا احتمالا همانقدر ناباورانه و بی‌اعتنا است که واکنش ریک اگر قرار بود به او بگوییم او چیزی جز یک کاراکتر تخیلی در کارتونی دوبعدی نیست. 
این مقدمه‌ی طولانی را گفتم تا قبل از پرداختن به اینکه‌ آیا دنیای ما هولوگرام است یا خیر، این نکته را در نظر بگیریم که طبیعی است تصور چنین مفهومی برای ما بسیار سخت و حتی ناممکن باشد (و چون تصورش سخت است، الزاما دلیل بر نادرست بودن قطعی آن نیست)؛ اما وقتی در فرمول‌های ریاضی، جهان به‌صورت هولوگرافیک در نظر گرفته می‌شود، کار فیزیکدان‌ها بسیار ساده‌تر خواهد شد. به عبارت دیگر، تصور جهان هولوگرافیک در معادلات ریاضی آسان‌تر از تصور آن در ذهن است.

 
اصل هولوگرافیک
به اعتقاد برخی فیزیکدان‌ها، جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم، احتمالا یک هولوگرام است. صبر کنید؛ زیاد هیجان‌زده یا وحشت‌زده نشوید. منظور از جهان هولوگرافیک دنیای شبیه‌سازی‌شده‌ی فیلم ماتریکس نیست، بلکه منظور این است که به نظر می‌رسد جهان ما سه‌بعدی است و می‌توان هر چیزی را در ابعاد طول، عرض و ارتفاع آن لمس و تجربه کرد؛ اما در واقعیت احتمالا فقط دو بعد دارد و عمقی در کار نیست؛ این نظریه «اصل هولوگرافیک» نام دارد.

 

طرح مفهومی از نظریه‌ی رسیمان (string theory)

 

طبق این اصل که برگرفته از نظریه‌ی ریسمان است - که می‌گوید تمام ذرات، رشته‌هایی تک‌بعدی‌اند که ارتعاشات آن‌ها جرم و انرژی‌شان را تعیین می‌کند)، سطحی دوبعدی همچون اَبرحافظه‌ای در دوردست‌ها، تمام داده‌ای که لازم است جهان ما را به‌طور کامل توصیف کند، در خود جای داده است و درست شبیه یک هولوگرام، این داده طوری نمایش داده می‌شود که انگار سه بعد دارد؛ مانند شخصیت‌های روی پرده‌ی سینما، ما انسان‌ها و تمام اشیاء اطراف‌مان درون سطح صافی قرار داریم که فقط به نظر می‌رسد عمق دارد.
برای بسیاری از ما، تصور چنین مفهومی نامعقول یا حتی غیر ممکن به نظر می‌رسد. اما وقتی فیزیکدان‌ها در محاسبات‌شان آن را درست فرض می‌کنند، حل همه جور مسائل بزرگ فیزیکی، از جمله ماهیت سیاه‌چاله‌ها و ناسازگاری نسبیت عام با مکانیک کوانتومی، بسیار ساده‌تر خواهد شد. به عبارت دیگر، قوانین فیزیک وقتی به ‌جای سه بعد، در دو بعد نوشته می‌شوند، قابل درک‌تر خواهند شد.
نخستین فردی که به‌طور رسمی در دهه‌ی ۱۹۹۰ اصل هولوگرافیک را مطرح کرد، فیزیکدان دانشگاه استنفورد، لئونارد ساسکیند بود. به اعتقاد ساسکیند، جهان هولوگرافیک «بین اغلب فیزیکدان‌های نظری، دیگر یک گمانه‌زنی بی‌پایه و اساس تلقی نمی‌شود؛ بلکه ابزاری عادی و کارآمد است که برای حل مسائل فیزیک به کار می‌رود.»
ساسکیند نشان داد که بسیاری از قوانین فیزیک می‌تواند به‌ جای سه بعد، تنها با دو بعد ریاضی توصیف شود. این رویکرد برای کیهان‌شناسان خوشایند بود؛ چرا که به یکی از بزرگ‌ترین معماهای فیزیک جواب می‌داد: طرز کار گرانش در مقیاس‌های بی‌نهایت کوچک. بدون اصل هولوگرافیک، فیزیکدان‌ها برای درک اتفاقات درون سیاه‌چاله یا لحظه‌ی تولد جهان، با چالش‌های بزرگی روبه‌رو می‌شوند.  
طبق اصل هولوگرافیک، مقدار اطلاعاتی که یک فضا در خود ذخیره می‌کند نه به حجم، بلکه به محدوده‌ی مرزی آن منطقه بستگی دارد. به بیان ساده‌تر، اصل هولوگرافیک می‌گوید هرچه در فضا رخ می‌دهد، می‌تواند با توجه به اطلاعات ذخیره‌شده در سطح آن فضا، توضیح داده شود. برای مثال، فضایی سه‌بعدی را تصور کنید که مانند شکل زیر، درون سطح خمیده‌ی یک سیلندر دوبعدی قرار گرفته است. شما درون این فضا زندگی می‌کنید؛ اما شاید سایه یا بازتابی از شما روی سطح آن منعکس شده باشد.
البته طبق اصل هولوگرافیک، اطلاعات روی سطح که به چشم دیده می‌شوند، فقط سایه نیستند؛ بلکه تمام اطلاعات درون فضا را نشان می‌دهد. یعنی ما فقط با دیدن انعکاس دوبعدی روی سطح از ظاهر سه‌بعدی شیء درون آن آگاه می‌شویم. 

 

 
از هر کسی بپرسید جهان فیزیکی از چه ساخته شده است، به شما خواهد گفت از ماده و انرژی. بااین‌حال، مهندسی، زیست‌شناسی و فیزیک به ما آموخته‌اند که اطلاعات، درست اندازه‌ی ماده و انرژی در پیکره‌بندی جهان نقش دارد. دستگاهی که در کارخانه‌ی خودروسازی مشغول به کار است، فلز و پلاستیک در اختیار دارد؛ اما بدون دستورالعمل نمی‌داند کدام بخش را به کجا جوش دهد تا طرح نهایی خودرو تولید شود. به همین ترتیب، یک قرن پیشرفت و توسعه در علم فیزیک نشان داده است اطلاعات نقش حیاتی و انکارناپذیری در سیستم‌ها و فرایندهای فیزیکی بازی می‌کنند. حتی از نظر برخی دانشمندان، جهان فیزیکی از اطلاعات ساخته شده است و ماده و انرژی تنها اتفاقی هستند.
این تعریف جهان از دید یاکوب بکنشتاین (فیزیکدان نظری) بود که تحقیقاتش کمک بسیاری به شکل‌گیری ترمودینامیک سیاه‌چاله و اصل هولوگرافیک کرد.
وقتی به هرچه در جهان است، به چشم اطلاعات نگاه می‌کنیم، ناگزیر جهان را همچون ظرفی در نظر می‌گیریم که اطلاعات درون آن ریخته شده است؛ تصویر دیگر از جهان اطلاعات، دیسکی با ظرفیتی باورنکردنی است که تمام اجرام آسمانی نظیر ستاره‌ها و سیارات و تمام چیزهای اطراف و روی آن‌ها (از جمله خود ما انسان‌ها) داده‌های صفر و یک هستیم که روی آن رمزنگاری شده‌ایم. وقتی این دیسک را درون دستگاه پخش می‌گذاریم و عینک‌ سه‌بعدی‌ به چشم می‌زنیم، می‌توانیم جهان را چون فیلمی به ظاهر سه‌بعدی روی پرده‌ی سینما تجربه کنیم؛ با این تفاوت که خود ما نیز بخشی از تصاویر منعکس‌شده روی این پرده‌ی مسطح هستیم. 
واقعا چقدر اطلاعات لازم است تا کل جهان را توصیف کرد؟ آیا این توصیف در حافظه‌ی کامپیوتر جا خواهد شد؟ آیا به قول ویلیام بلیک (شاعر انگلیسی)، می‌توان جهان را در یک ذره از شن دید یا این ایده فقط در منطق شعر معنادار است؟
بکنشتاین در سال ۲۰۱۷ مطرح کرد که مطالعه‌ی ویژگی‌های رمزآلود سیاه‌چاله‌ها کمک کرده است تا فیزیکدان‌ها به ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات در یک ناحیه از فضا یا مقدار مشخصی از ماده و انرژی دست پیدا کنند. طبق گفته‌ی بکنشتاین، جهانی که ما سه‌بعدی می‌پنداریم می‌تواند روی سطحی دوبعدی (همچون هولوگرام) نوشته شود؛ «در این صورت برداشت‌های روزمره‌ی ما از جهان سه‌بعدی، توهمی بزرگ خواهد بود یا تنها یکی از دو راه موجود برای دیدن واقعیت.» به‌گفته‌ی او، شاید یک ذره شن نتواند کل جهان را در خود جای دهد؛ اما یک صفحه‌ی نمایش مسطح احتمالا می‌تواند. 

 

 فکر می‌کنید در جیب‌تان چند هولوگرام داشته باشید؟ اگر پول نقد یا کارت ملی به همراه دارید، جواب احتمالا «چندتایی» است. هولوگرام همان طرح‌های براق با تصاویر شبح‌واری است که روی اسکناس یا کارت‌های اعتباری چاپ می‌شود تا از جعل آن جلوگیری کند. اگر آن گردنبند‌های طرح چشم را که در دهه‌ی ۶۰ در ایران محبوب بود و با بالا و پایین کردن پلک می‌زد به خاطر دارید، آن‌ها هم هولوگرام بودند. 
هولوگرام در واقع تصویر سیستمی است که با ابعاد کمتر از آن، می‌تواند تمام اطلاعات مربوط به آن سیستم را به نمایش بگذارد. برای مثال، ما در سه بعد مکانی زندگی می‌کنیم؛ اما وقتی از خودمان سلفی می گیریم، دوربین تنها دو بعد از صورت ما را ثبت می‌کند و ما هرچه عکس را بچرخانیم، قادر نیستیم پشت سرمان را در تصویر ببینیم. 
حالا اگر به‌ جای سلفی، از خودمان یک هولوگرام با جزئیات زیاد تهیه کنیم، می‌توانیم تمام اطلاعات مربوط را در آن ضبط و خودمان را از هر سه بعد بررسی کنیم. به عبارتی، هولوگرام شبیه عکسی شبح‌وار و به ظاهر سه‌بعدی است که درون شیشه، پلاستیک یا محفظه‌ی فلزی گیر افتاده است و از تابش پرتوی لیزر و شکافت آن به دو پرتوی مجزا و ترکیب دوباره‌ی آن‌ها ساخته می‌شود.
هولوگرام را دنیس گابور (۱۹۷۹-۱۹۰۰ - فیزیکدان مجارستانی‌الاصل) زمانی‌که در انگلستان مشغول به کار بود، اختراع کرد.آنچه در مورد این اختراع دهه‌ی ۱۹۵۰ قابل‌ توجه است، این است که چندین سال جلوتر از زمان خودش انجام شد؛ زیرا لیزر که ساخت هولوگرام را ممکن می‌کرد، در دهه‌ی ۱۹۶۰ پا به عرصه‌ی اختراعات بشر گذاشت.
نکته‌ی شگفت‌انگیز دیگر در مورد هولوگرام این است که اگر بخشی از یک فیلم حاوی هولوگرام را برش بزنید، تمام اطلاعات هولوگرام را می‌توانید در همان تکه‌ی جداشده از آن بازخوانی کنید. 

 

ادامه دارد...