Holografisches Universum bzw. Universum ist ein Hologramm

Universum333 · Gast

Meine Frage:
Hallo. Ich habe letztens von der Idee gehört, dass das Universum ein Hologramm sein könnte. Kann mir mal jemand erklären, wass das bedeutet bzw. was dahinter steckt? Und ist diese Theorie noch aktuell oder ist sie nur mathematische Spielerei?

Meine Ideen:
Ich glaube, dass es etwas mit der Entropie Schwarzer Löcher zutun hat. Die Die 3D-Quanteninformationen werden auf dem Rand es Universums gespeichert in codierter Form (in 2 dimensionaler Form).
Stimmt das?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

Dazu könnte man Bücher schreiben.

Die erste Beobachtung geht auf Ideen von Hawking & Bekenstein zurück, denen zufolge die Fläche des Ereignishorizontes A ähnlichen Gleichungen wie die Entropie S eines thermodynamischen Systems verhält, und denen zufolge das SL eine entsprechende Tempetatur T hat, d.h. auch eine thermische Strahlung aussendet. Die Idee war nun, dass die Entropie des SLs in "Oberflächenfreiheitsgraden" des Ereignishorizontes enthakten ist.

Im Rahmen der Stringtheorie sowie anderer Theorien wie der LQG ist es teilweise gelungen, diese mikroskopischen Oberflächenfreiheitsgraden zu identifizieren - wobei sich die Details zwischen den beiden Theorien deutlich unterscheiden und man noch nicht von einem endgültigem, theoretisch oder gar experimentell abgesicherten Bild sprechen kann.

Die Idee des holographischen Universums selbst geht m.W.n. auf 't Hooft zurück, der dabei gar kein konkretes Modell favorisierte, sondern sehr allgemeine Annahmen getroffen hat.

Zuletzt hat nun Maldacena eine sehr spezielle Lösung der Stringtheorie (in 10 Dimensionen!) gefunden, wobei er diese Theorie wie üblich kompaktifizierte, nämlich zu S(5) * AdS(5), d.h. 5-dimensionalen Kugeloberflächen in einer 5-dimensionalen Anti-deSitter Raumzeit (diese ist leider unrealistisch; sie entspricht der deSitter-Raumzeit mit falschem Vorzeichen der kosmologischen Konstanten; letztere wiederum beschreibt unser expandierendes Universum mit Vakuum = ohne Materiefelder).

Maldacena u.a. konnten dann zeigen, dass bestimmte Objekte dieser Stringtheorie eine äquivalente Formulierung erlauben, wobei diese einer supersymmetrischen Eichtheorie OHNE Gravitation auf der 4-dimensionalen Oberfläche des 5-dimensionalen Anti-deSitter Raumes entspricht.

Dies ist eine konkrete Realisierung des holographischen Prinzips – jedoch nicht der Form, wie wir es für unser Universum benötigen würden. Denn da haben wir es eher mit einem vierdimensionalen deSitter Raum zu tun, d.h.
- das Vorzeichen passt nicht
- es müsste eine Dimension mehr kompaktifiziert werden

Generell würde dies nun nicht bedeuten, dass wir eigtl. nur Projektionen sind. Es handelt sich eher um ein mächtiges mathematisches Werkzeug, da die „duale“ Beschreibung als supersymmetrische Eichtheorie zwei wesentliche (miteinander verwobene) Probleme der Stringtheorie adressiert:
1) die Stringtheorie beschreibt keine volldynamische Raumzeit, sondern immer nur Strings in einer „vorgegebenen“ Raumzeit; das ist unrealistisch
2) die Gravitation ist notorisch schwierig zu quantisieren
Beide Probleme entfallen in der dualen Theorie, da diese selbst keine Gravitation enthält, und sie keine feste Geometrie des Universums.für die Stringtheorie voraussetzt, sondern letztlich nur eine bestimmte Topologie der „Oberfläche“ des Universums. Man vergleiche das z.B. mit dem Werkzeug der Fouriertransformation, das uns eine einfachere Beschreibung von Wellenphänomenen erlaubt, ohne dass wir behaupten würden, dass wir „in Wirklichkeit“ im Impulsraum und nicht im Ortsraum leben

Es gibt also viele Indizien, dass an der Idee etwas dran sein könnte, aber sicher noch keine etablierte Theorie. Insbs. sein die bisher detailliert verstandenen Modelle unrealistisch (s.o.)