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情報と物質の不思議なつながり：情報を使って宇宙の仕組みを理解するには？
現代物理学では、情報の性質と物質との関係が多くの科学者の思考を呼び起こしてきました。ホログラフィック原理によれば、宇宙の仕組みは情報を通じて理解することができ、これは物理的実体に対する私たちの根本的な理解を変える見解です。ホログラフィック原理は、ジェラルド・ホフトによって最初に提案され、リアム・サスキンドによって発展、表現されました。その中核となる考え方は、3 次元空間の記述は実際には 2 次元境界に埋め込まれていると考えられるというものです。に関する情報。
「私たちが体験する銀河、惑星、家、岩、人々で満たされた三次元の世界は、実際にはホログラム、つまり遠く離れた二次元表面にエンコードされた現実なのです。」
この理論の根拠は、あらゆる領域の最大エントロピーはその体積ではなく面積に比例するというベッケンシュタイン限界にあります。これは、ブラックホールと通常の物質の両方の情報内容がそれらの境界で完全に記録できることを示しており、物質の構成方法を再考することができます。
ブラックホールの情報パラドックス
ホーキング博士の計算によれば、ブラックホールから放出される放射線は、ブラックホールが吸収する物質とは無関係であるように思われ、深いパラドックスを引き起こした。量子力学によれば、量子状態の波動関数が変化すると、それに応じた情報の流れが生じるはずです。しかし、ブラックホールが純粋状態を吸収し、混合状態でのみ放射線を再放射できる場合、これは情報が失われることを意味し、量子力学の基本原理に違反することになります。このパラドックスにより、科学者は宇宙の構造と情報の間のより深いつながりを探求せざるを得なくなります。
「ブラックホールのエントロピーは、体積とともに増加する通常の方法ではなく、事象の地平線の面積に比例します。」
情報と物質の等価性
伝統的に、エントロピーは物理システムにおける「無秩序」の尺度であると考えられてきました。しかし、シャノンエントロピーの概念を用いると、情報量は物質の存在の尺度としても見ることができ、物質の特性と情報の内容の間には深い本質的なつながりがあるかもしれないという新しい見方が生まれる。 。
ベッケンシュタイン氏は論文の中で、熱力学的エントロピーとシャノンエントロピーは概念的に同等であると指摘し、物質と情報の境界を理解する上でまったく新しい視点をもたらしました。彼はこう尋ねた。
この質問は、情報は物質の存在を理解する鍵であるかどうかについて人々に考えさせます。「ウィリアム・ブレイクが述べたように、砂粒の中に世界全体を見ることができるのか、それともこれは単なる詩的な表現なのか？」
AdS/CFT 対応とホログラフィック原理の実践
AdS/CFT 対応はホログラフィック原理の重要な例証であり、反ド・ジッター空間と共形場理論との関連を示しています。この対応は、量子重力理論を統合する手段を提供するだけでなく、強く結合した場の理論を量子場理論的な方法で研究することも可能にします。この対応によれば、量子場理論で強い相互作用が現れる場合、重力理論の場は弱い相互作用になります。
これにより、多くの原子核物理学や凝縮物質物理学の問題が、より数学的に扱いやすい問題に変換され、量子の世界に対する理解が大幅に進歩します。
ホログラフィック原理の実験的検証
ホログラフィック原理の理論的根拠は広く受け入れられていますが、実験的検証には依然として課題が残っています。小さな粒子の実験はホログラフィック原理への新たな洞察をもたらす可能性があり、ベッケンシュタインはそれを卓上実験でテストすることを提案した。しかし、これらの理論を裏付ける広く受け入れられた実験データはまだ不足しています。
例えば、フェルミ国立研究所のカーク・ホーガンは、ホログラフィック原理によれば、空間位置の量子ゆらぎが重力波検出器で観測される測定可能な「ホログラフィックノイズ」につながるはずだと提唱している。しかし、これらの主張はまだ科学界に広く認知されていません。
科学者たちは量子重力とホログラフィック原理をさらに研究するにつれて、宇宙の仕組みをより深く理解できる、さらに画期的な発見が期待される。
そして、この複雑な理論の裏には、私たちがまだ理解していない、より深い真実があるのでしょうか?
