Es mag wie die abwegige Handlung eines schlecht konzipierten Science-Fiction-Films klingen.
Aber einige Wissenschaftler behaupten nun, dass die Menschheit, die Erde und alles andere im Universum in Wirklichkeit Teil einer riesigen holografischen Projektion sind.
Auch wenn dies den Fans von The Matrix nur allzu bekannt vorkommen mag, könnte diese kühne Idee einige der schwierigsten Fragen der Physik lösen.
Von der Frage, was passiert, wenn man in ein schwarzes Loch fällt, bis hin zu der Frage, wie das Universum direkt nach dem Urknall aussah, könnte die Vorstellung von uns selbst als holographische Projektion die Antwort liefern.
Laut Professor Marika Taylor, einer theoretischen Physikerin von der Universität Birmingham, ist das Universum eigentlich zweidimensional.
Doch genau wie bei einem 3D-Film auf einem Flachbildschirm scheinen die Bilder auf dieser 2D-Oberfläche Tiefe zu haben, weil sie darauf projiziert werden.
Auch wenn Sie die Welt um sich herum als eine komplexe dreidimensionale Struktur wahrnehmen, ist dies laut Professor Taylor nur eine Illusion.
Das bedeutet nicht, dass unser Leben oder das Universum weniger real sind, aber es bedeutet, dass der Kosmos viel seltsamer sein könnte, als wir bisher gedacht haben.

Was ist die Theorie des holographischen Universums?
Wenn man sich das Universum als Hologramm vorstellt, denkt man vielleicht an die projizierten Bilder aus Star Wars oder ABBA Voyage.
Das ist zwar der richtige Grundgedanke, aber es ist nicht ganz die gleiche Art von Hologramm, an die Physiker denken.
Die Vorstellung, dass das Universum ein Hologramm ist, hat nichts mit Licht oder Projektoren zu tun, wie der Name vielleicht vermuten lässt.
In der wissenschaftlichen Sprache ist ein Hologramm eine zweidimensionale Oberfläche, die eine dritte Dimension zu haben scheint – wie die holografischen Bilder auf einigen Kreditkarten.
Da Hologramme dreidimensional erscheinen, kann man sich um sie herum bewegen und verschiedene Teile des Bildes sehen, als ob dort ein echtes Objekt wäre.
Würde man jedoch ein Hologramm berühren, würde die Hand nur eine flache Oberfläche vorfinden.
Wissenschaftler wie Professor Taylor argumentieren, dass das gesamte Universum genau so ist – eine zweidimensionale Oberfläche, die nur so aussieht, als hätte sie drei Dimensionen.

Anstatt das Universum als einen festen Block zu betrachten, sollten wir es uns laut Professor Taylor eher als eine hohle Kugel vorstellen.
Unsere Sonnensysteme und Galaxien befinden sich in dem „3D“-Raum im Inneren der Kugel, aber die tatsächliche Oberflächenstruktur des Universums hat nur zwei Dimensionen.
Nach dem „holografischen Prinzip“ können wir die Gravitationsbewegungen der Planeten und Sterne innerhalb der Kugel beschreiben, indem wir einfach darüber sprechen, was auf der zweidimensionalen Oberfläche passiert.
Obwohl dies völlig verrückt erscheinen mag, behaupten die Wissenschaftler, dass es nicht unbedingt ein Problem ist, unsere Welt auf den Kopf zu stellen.
Professor Taylor sagt: „Es ist sehr schwer, sich das vorzustellen. Aber es ist auch ziemlich schwer, sich vorzustellen, was im Inneren eines Atoms passiert.
Wir haben im frühen zwanzigsten Jahrhundert gelernt, dass Atome Quantenregeln folgen, die sich ebenfalls von unserer Alltagsrealität unterscheiden.
Die Holografie führt uns in eine noch extremere Welt, in der nicht nur die Kräfte quantenhaft sind, sondern auch die Anzahl der Dimensionen sich von unserer wahrgenommenen Realität unterscheidet.
Was ist das holografische Prinzip?
Nach dem holografischen Prinzip ist die reale Struktur des Universums eine zweidimensionale Fläche.
Diese Oberfläche hat keine Schwerkraft und keine Tiefe, nur Quanten- und Atomkräfte.
Die scheinbare 3D-Struktur der Welt, die wir beobachten können, ist nur eine Illusion, die von dieser 2D-Oberfläche erzeugt wird.
Das ist wie bei einem Hologramm, das Tiefe zu haben scheint, obwohl es in Wirklichkeit nur ein Bild ist, das auf einen flachen Bildschirm projiziert wird.
Das holografische Prinzip besagt, dass wir alles über das Universum, einschließlich der Schwerkraft und der Tiefe, beschreiben können, indem wir über die Vorgänge auf der 2D-Oberfläche sprechen.
Bedeutet dies, dass das Universum nicht real ist?

Eines der größten Missverständnisse in Bezug auf die holographische Theorie ist, dass sie bedeutet, dass das Universum nicht real ist oder dass wir uns in einer Art Simulation befinden.
Obwohl die Hologramme, die wir kennen, immer von jemandem projiziert werden und nach Belieben ein- oder ausgeschaltet werden können, ist das nicht das, was die Wissenschaftler über das Universum sagen.
Professor Taylor sagt: „Die Matrix-Filme regen sehr zum Nachdenken an, aber sie erfassen wahrscheinlich nicht alle Ideen der Holografie“.
Auch das Fermilab, ein Teilchenphysiklabor des US-Energieministeriums, meint, dass die Vorstellung vom Universum als „Simulation“ irreführend sein kann.
Das Fermilab schreibt: „Die Vorstellung, dass unser vertrautes dreidimensionales Universum auf der grundlegendsten Ebene irgendwie in zwei Dimensionen kodiert ist, impliziert nicht, dass es irgendjemanden oder irgendetwas ‚außerhalb‘ der zweidimensionalen Darstellung gibt, der die Illusion ‚projiziert‘ oder die Simulation ‚betreibt‘.
Das bedeutet, dass wir uns keine Sorgen machen müssen, dass wir uns in einer Matrix-ähnlichen Simulation befinden, selbst wenn das Universum holographisch ist.
Eine der Konsequenzen des holografischen Prinzips ist auch, dass Merkmale des Universums wie die dritte Dimension und die Schwerkraft kein grundlegender Bestandteil der Realität sind.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die Wissenschaftler behaupten, diese seien nicht real.


Stattdessen sagen die Physiker, dass die Schwerkraft und die höheren Dimensionen „entstandene“ Eigenschaften sind.
Professor Kostas Skenderis, ein mathematischer Physiker von der Universität Southampton, sagt, man könne sich das so vorstellen wie die Temperatur.
Wenn wir ein einzelnes Atom betrachten, hat es keine Temperatur, sondern nur eine Position und eine Geschwindigkeit.
Wenn sich jedoch genügend Atome bewegen und aneinander stoßen, können wir sagen, dass sie gemeinsam eine Temperatur haben.
Die Temperatur ist keine intrinsische Eigenschaft der Elementarteilchen. Sie entsteht vielmehr als Eigenschaft einer Ansammlung von ihnen. Das macht die Temperatur nicht weniger real. Es erklärt sie vielmehr“, sagt Professor Skenderis.
Ebenso entstehen die Schwerkraft und die dritte Dimension, wenn Teile des 2D-Universums auf bestimmte Weise interagieren.
Und so wie das Wissen, dass Temperatur einfach nur die Bewegung von Atomen ist, den Tee nicht weniger heiß macht, so macht es auch die Schwerkraft oder die Tiefe nicht weniger real.
Warum glauben Wissenschaftler, dass das Universum ein Hologramm ist?

Auch wenn dies nach einer interessanten mathematischen Übung klingt, könnte man sich fragen, warum sich Wissenschaftler überhaupt die Mühe machen, alles in zwei Dimensionen zu erklären.
Die Antwort auf diese Frage geht auf ein von Stephen Hawking vorgeschlagenes Problem zurück, das als „Informationsparadoxon“ bekannt ist und darauf hindeutet, dass schwarze Löcher ein grundlegendes physikalisches Gesetz brechen.
Vielleicht haben Sie schon einmal von dem physikalischen Gesetz gehört, das besagt, dass Materie weder geschaffen noch zerstört werden kann.
Genauso besagt ein Gesetz der Quantenphysik, dass „Information“ weder erzeugt noch zerstört werden kann.
Professor Taylor sagt: „Das Informationsparadoxon besteht darin, dass schwarze Löcher anscheinend die Erinnerung an das verlieren, was in sie hineingeworfen wurde.
Stellen Sie sich vor, Sie schreiben eine Nachricht auf ein Stück Papier und zerreißen es dann in winzige Stücke.
Man könnte denken, dass man die Information zerstört hat, aber egal wie klein man die Stücke gemacht hat, jemand könnte sie immer wieder zusammensetzen und die Nachricht lesen.
Wenn Sie den Zettel jedoch in ein schwarzes Loch werfen, können Sie nichts tun, um die Informationen wieder zusammenzusetzen.
Das Informationsparadoxon
Nach den Gesetzen der Physik kann Information nicht zerstört werden.
Dreidimensionale schwarze Löcher scheinen sich jedoch nicht an diese Regel zu halten.
Wenn etwas in ein schwarzes Loch fällt, gewinnt das schwarze Loch an Masse.
Mit der Zeit verdampfen Schwarze Löcher, indem sie eine Art von Energie aussenden, die Hawking-Strahlung genannt wird, und verschwinden schließlich.
Die Hawking-Strahlung hat jedoch nichts mit den Dingen zu tun, die hineinfallen.
Wenn das Schwarze Loch also verdampft, ist die Information darüber, was hineingefallen ist, aus dem Universum verschwunden.
Dies deutet darauf hin, dass Schwarze Löcher gegen die Gesetze der Physik verstoßen.

In den späten 1970er Jahren erkannten Wissenschaftler, dass man dieses Problem umgehen kann, aber nur, wenn man sich schwarze Löcher als zweidimensional vorstellt.
Wenn man einen Zettel in ein schwarzes Loch wirft, wird die Information über die zweidimensionale Grenze des schwarzen Lochs verschmiert, anstatt zerstört zu werden.
Diese Ansicht vertrat Stephen Hawking, der das Informationsparadoxon entdeckte, in den letzten Jahren vor seinem Tod.
Wenn Sie sich das nur schwer vorstellen können, machen Sie sich keine Sorgen; selbst Physiker arbeiten immer noch daran, sich klar zu machen, was das genau bedeuten könnte.
Es ist wichtig zu verstehen, dass es für Physiker einfacher ist, die Welt in zwei Dimensionen zu betrachten, um herauszufinden, was in bestimmten Fällen vor sich geht.
Dies ist besonders nützlich, wenn wir verstehen wollen, was passiert, wenn die Schwerkraft extrem stark ist, wie in den ersten Sekunden nach dem Urknall oder im Inneren eines schwarzen Lochs.
Und wenn dies für die dichtesten und wildesten Objekte im Universum funktioniert, sollte es auch für alles andere gelten.
Wie Professor Skenderis es ausdrückt: Die Physik der Schwarzen Löcher legt nahe, dass wir nur Informationen im 2D-Raum benötigen, um das 3D-Universum zu beschreiben.

Haben wir dafür irgendwelche Beweise?
Eine der größten Herausforderungen für die holographische Theorie ist, dass sie wirklich schwer zu beweisen ist.
Bislang haben die Wissenschaftler laut Professor Taylor noch keinen „schlagenden Beweis“ für die holographische Natur des Universums gefunden.
Das hält die Physiker jedoch nicht davon ab, nach den feinen Unterschieden zu suchen, die die holographische Theorie vorhersagt.
Einer der besten Orte, um danach zu suchen, sind die allerersten Momente des Universums, die in den Energieresten des Urknalls, dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB), erhalten sind.
Professor Craig Hogan, Astrophysiker an der Universität von Chicago und Direktor des Fermilab Center for Particle Astrophysics, ist der Meinung, dass diese Strahlung „holografisches Rauschen“ bewahren sollte.
Professor Hogan sagt: „Man nimmt an, dass das CMB und alle großräumigen Strukturen von quantengravitativem Rauschen herrühren.
Wenn es holographisch ist, zeigt das CMB-Muster Anzeichen dafür. Es bewahrt ein Bild des Prozesses, der es erzeugt hat.


Professor Hogan sagt, dass das CMB „überraschende Symmetrien im Himmel“ zeigt, die man erwarten würde, wenn das Universum ein Hologramm wäre.
Auch die von Professor Skenderis durchgeführten Forschungen zeigen, dass die detaillierte Struktur des CMB durch die holographische Theorie beschrieben werden kann.
Professor Skenderis sagt: „Wir haben die Vorhersagen der holographischen Modelle mit den beobachteten Eigenschaften des CMB verglichen und eine hervorragende Übereinstimmung festgestellt.
Dies ist der einzige direkte Beobachtungstest der Holographie, den es bisher gibt.
Quelle: Daily Mail
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