현대 우주론의 위대한 미스터리 중 하나는 우리 우주가 어떻게 열적으로 균일 할 수 있는지입니다. 광대 한 우주는 빅뱅의 남아있는 열로 가득 차 있습니다. 시간이 지남에 따라 절대 0도 이상으로 냉각되었지만 우주 전자 레인지 배경으로 알려진 전자 레인지 방사선의 희미한 빛에서 여전히 볼 수 있습니다. 우리가 보는 방향에서,이 우주 배경의 온도는 기본적으로 동일하며 적은 양만 다양합니다. 그러나 우주론의 표준“콜드 암흑 물질”모델에 따르면, 초기 우주의 더 뜨겁고 시원한 지역이 균일 할 시간이 충분하지 않았습니다. 오늘날에도 우리는 우주 배경의 일부가 다른 사람들보다 훨씬 따뜻할 것으로 기대하지만, 우리가 관찰 한 것은 아닙니다.
이 우주론 문제에 대한 한 가지 해결책은 조기 인플레이션으로 알려져 있습니다. 관찰 가능한 우주가 가장 빠른 순간에 매우 작 으면 균일 한 온도에 매우 빨리 도달했을 수 있습니다. 그 후, 이론은 우주가 간단한 빠른 확장을 거쳤으며 결국 우리가 관찰하는 우주로 이어졌다. 우리는 초기 우주 인플레이션에 대한 직접적인 증거가 없지만 우주론에서 몇 가지 문제를 해결하기 때문에 널리 지원되는 아이디어입니다.
.최근에 천문학 자 팀은 플랑크 위성의 데이터를 살펴 보았는데, 이는 지금까지 우주 배경의 가장 정확한 측정을 수집했습니다. 그들은 하늘의 광대 한 영역에 대한 변동을 낮은 다중 공포 모멘트로 알려진 표준 우주 모델의 예측과 다소 낯선 모델, 홀로그램 인 모델을 비교하고 싶었습니다. 먼 별부터 손에 이르기까지 주변의 모든 것이 홀로그램이라면 어떨까요? 플라톤 동굴과 마찬가지로, 우리의 견고한 물체와 3 차원 공간의 세계는 단순히 2 차원 현실의 그림자 일 것입니다. 인간 규모에서 홀로그램 우주는 우리가 기대하는 현실과 구별 할 수 없지만 우주 규모에는 미묘한 차이가있을 수 있습니다.
우주론의 홀로그램 관점에서, 초기 인플레이션은 양자 장의 상호 작용에 의해 주도되며, 이는 우주 전자 레인지 배경의 모양을 약간 변화시킬 것이다. 이것은 낮은 다중 공포 모멘트의 경우에 특히 그렇습니다.이 차이는 원칙적으로 홀로그램 원리가 사실임을 증명하기 위해 원칙적으로 가능합니다. 지난달에 물리 검토 편지에 출판 된 논문에서 이 팀은 Planck 위성 데이터를 표준 모델보다 약간 더 잘 맞는 홀로그램 모델을보고합니다. 결과는 우주가 홀로그램임을 증명하지는 않지만 홀로그램 모델과 일치합니다.
우리 우주가 홀로그램 일 수 있다는 생각은 현악 이론에서 비롯됩니다. 문자열 이론은 실험적으로 입증되지 않았지만 수학적 구조는 우아함과 힘을 가지고있어 이론적 모델로 매력적입니다. 문자열 이론의 홀로그램 원리는 그러한 예일뿐입니다. 가장 넓은 형태로, 홀로그램 원리는 특정 부피의 공간에 대해 알 수있는 모든 것이 볼륨을 둘러싸는 표면을 보면 배울 수 있다고 명시하고 있습니다. 홀로그램이 유리 또는 플라스틱 시트 안에 3 차원 이미지를 포함 할 수있는 것처럼, 우주는 표면 내에 광대 한 부피를 포함 할 수 있습니다.
.예를 들어, 시작 라인과 결승선으로 "포함 된"길이 10 마일을 상상해보십시오. 이 도로의 속도 제한이 시간당 60 마일이라고 가정하고 자동차의 속도 가속도인지 알고 싶습니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 자동차가 도로 전체 길이를 여행하는 것을 보는 것입니다. 그러나 또 다른 방법은 자동차가 시작 라인과 결승선을 가로 지르는시기를 단순히 측정하는 것입니다. 시간당 60 마일의 속도로 자동차는 분당 1 마일을 이동하므로 시작과 마감 사이의 시간이 10 분 미만이면 자동차 속도가 빠르고 있음을 알고 있습니다.
홀로그램 원리가 사실이라면, 우주는 두 가지 다른 방식으로 볼 수 있습니다. 우리가 직관적으로 경험할 수있는 공간과 볼륨 중 하나, 치수가 하나도없는“표면”중 하나입니다. 이 홀로그램의 이중성은 수학적으로 강력합니다. 일부 물리 법칙은 한 관점에서 다른 관점에서 작업하기가 훨씬 쉽기 때문입니다.
우리 우주의 구조는 별과 은하 사이의 끊임없는 중력에 의해 구동됩니다. 현재 시대에, 중력은 다른 힘에 비해 약하고, 일반적인 상대성 이론에서 중력장으로 묘사된다. 이중 홀로그램보기에서, 중력은 질량과 강하게 상호 작용할 수있는 양자 장으로 설명된다. 강한 상호 작용보다 약한 상호 작용을 계산하는 것이 더 쉽기 때문에 일반적인 상대성 접근법이 더 유용합니다. 그러나 우주 시대의 초기 순간에 우주가 뜨겁고 밀도가 높았을 때 상대성의 중력 분야는 강력했기 때문에 홀로그램 관점의 양자 분야를 다루기가 더 쉬울 수 있습니다.
표준 및 홀로그램 모델이 초기 인플레이션을 설명 할 수 있다는 사실은 홀로그램 원리가 우리 우주에 적용된다는 아이디어를 뒷받침합니다. 우주 인플레이션은 여전히 미스터리로 남아 있지만 우주를 홀로그램으로 보면 해결할 수 있습니다.
Brian Koberlein은 Rochester Institute of Technology의 천체 물리학 자이자 물리학 교수입니다. 그는 자신의 블로그 One Universe에서 한 번에 천문학과 천체 물리학에 대해 글을 씁니다. 트위터 @briankoberlein에서 그를 찾으십시오.
시계 : MIT의 물리학자인 Max Tegmark는 소수의 숫자가 우주의 탄생을 어떻게 설명 할 수 있는지 설명합니다.
이미지 크레딧 :llacertae / flickr
