Många forskare tror att fysiken inte kommer att vara komplett i vår förståelse förrän vi kan förklara inte bara beteende av rymd och tid, men vart dessa enheter kommer ifrån.
Är våra liv egentligen en datorsimulering?
”Tänk dig att vakna upp en dag och inse att du faktiskt bor i en datorsimulering,” säger Mark Van Raamsdonk, beskriver vad som låter som en plats för en science fiction-film. Men för Van Raamsdonk, fysiker vid University of British Columbia i Vancouver, Kanada, är detta scenario ett sätt att tänka om verkligheten. Om det är sant, säger han, ”allt omkring oss – hela tredimensionella fysiska världen – är en illusion född från information som är kodad på annat håll, på en tvådimensionell chip”. Det skulle göra vårt universum, med sina tre rumsdimensioner, ett slags hologram, projicerade från ett substrat som endast existerar i lägre dimensioner. Om vi tittar på teorin om separationen av tid och rum kan vi tydligt se att digitaliseringen är det som gör det existerar fortfarande nowaday. Till exempel, nätverk, teknik, program som trysmartplan.com/sv, är en förbindelse mellan oss och framtiden, kommunicerar något till någon i framtiden.
Denna ”holografiska principen” är konstigt även av de vanliga normerna för teoretisk fysik. Men Van Raamsdonk är en av ett litet band av forskare som anser att de vanliga idéer är ännu inte konstigt nog. Om inte annat, säger de, ingen av de två stora pelarna i modern fysik – allmän relativitetsteori, som beskriver hur allvarlig som en krökning av utrymme och tid, och kvantmekanik, som reglerar atom sfären – ger ett konto för att det finns utrymme och tid. Inte heller strängteori, som beskriver elementära trådar av energi.
Raamsdonk och hans kollegor är övertygade om att fysik inte kommer att vara komplett förrän det kan förklara hur tid och ta sig ur något mer grundläggande – ett projekt som kommer att kräva begrepp minst lika djärva som holografi. De hävdar att en sådan radikal reconceptualization av verkligheten är det enda sättet att förklara vad som händer när det oändligt täta ”singularitet” kärnan i ett svart hål snedvrider tyget av rymd-tid oigenkännlighet, eller hur forskare kan förena atomär nivå kvantteorin och den allmänna relativitets planet-nivå – ett projekt som har motstått teoretiker ansträngningar för generationer.
”Alla våra erfarenheter säger oss att vi bör inte ha två dramatiskt olika uppfattningar om verkligheten – det måste finnas en stor övergripande teori”, säger Abhay Ashtekar, en fysiker vid Pennsylvania State University i University Park.
Konstaterandet att en stor teori är en skrämmande utmaning. Här, Nature utforskar några lovande rader av attack – liksom några av de nya idéer om hur man testar dessa begrepp
Gravitation som termodynamik
En av de mest uppenbara frågor att ställa är om denna strävan är en dåres ärende. Var finns bevis för att det faktiskt är något mer grundläggande än tid och rum?
En provocerande tips kommer från en rad häpnadsväckande upptäckter som gjorts i början av 1970-talet, när det blev klart att kvantmekanik och tyngdkraft var intimt sammanflätade med termodynamik, läran om värme.
1974, mest känt, Stephen Hawking vid University of Cambridge, Storbritannien, visade att kvanteffekter i utrymmet runt ett svart hål kommer att få den att spy ut strålning som om det var varmt. Andra fysiker snabbt konstaterat att detta fenomen var ganska stort. Även i helt tomt utrymme, fann de skulle en astronaut genomgår acceleration uppfattar att han eller hon var omgiven av en värme bad. Effekten skulle vara för liten för att vara märkbar för någon acceleration uppnås genom raketer, men det verkade vara grundläggande. Om kvantteorin och den allmänna relativitets är korrekta – och båda har rikligt bekräftas av experiment – då förekomsten av Hawking strålning verkade oundviklig.
