«Мы хотим выяснить, может ли пространство-время быть квантовой системой, подобно материи, — говорит Крейг Хоган, директор Центра астрофизики частиц лаборатории Ферми и разработчик теории голографического шума. — Если мы что-нибудь увидим, то совершенно поменяем представление о пространстве, которое сложилось у нас за тысячелетия».

Подобно персонажам на телевизионных шоу, которые не подозревают, что их двумерный мир существует в нашем трехмерном, мы можем не знать, что наше трехмерное пространство — иллюзия. Информация обо всем в нашей Вселенной на самом деле может быть закодирована в крошечных пакетах в двойном измерении. Уникальный эксперимент под названием Holometer, при поддержке Национальный лаборатории ускорения Ферми, поможет собрать данные, которые помогут ответить на несколько взрывающих мозг вопросов о нашей Вселенной — в том числе живем ли мы в голограмме.

Присмотритесь к экрану своего телевизора и увидите пиксели, небольшие точечки данных, которые создают цельное изображение, если вы смотрите издалека. Ученые полагают, что информация во Вселенной может храниться таким же образом, только вот размер пикселя будет в 10 триллионов триллионов раз меньше атома и приближаться к тому, что физики называют планковской длиной.

Квантовая теория предполагает, что невозможно знать точное местоположение и точную скорость субатомных частиц. Если пространство состоит из двумерных кубиков с ограниченной информацией о точном местоположении объектов, то само по себе будет подпадать под эту же теорию неопределенности. Точно так же, как материя продолжает дрожать даже будучи охлажденной до абсолютного нуля (чтобы мы никак не узнали точное местоположение мельчайшей частицы), такое оцифрованное пространство должно обладать встроенными вибрациями даже в низшем энергетическом состоянии. То есть пространство принимает свойства «пикселей», а значит и принцип неопределенности.

Эксперимент по сути исследует возможности Вселенной хранить информацию. Если есть определенный набор битов, которые говорят вам о том, что где находится, становится практически невозможным найти более определенную информацию о местоположении — даже в принципе. Инструмент, который будет проверять эти ограничения в процессе эксперимента Holometer в лаборатории Ферми, он же голографический интерферометр, это самое чувствительное устройство из всех когда-либо созданных, которое сможет измерить квантовую дрожь самого пространства.

Работающий в полную мощность, Holometer использует пару интерферометров, расположенных близко друг к другу. Каждый посылает лазерный луч в один киловатт (эквивалент — 200 000 лазерных указок) на светоделитель и по двум перпендикулярным 40-метровым манипуляторам. Затем свет отражается обратно в светоделитель, где два луча снова соединяются и создают колебания яркости в случае движения. Ученые анализируют эти колебания яркости возвращающегося света и смотрят, двигался ли определенным образом светоделитель — в процессе дрожи самого пространства.

«Голографический шум», как ожидается, будет присутствовать на всех частотах, но задача ученых — отсечь все другие возможные источники вибраций. Holometer испытывает частоты так часто — миллионы циклов в секунду — что движение обычной материи не вызовет никаких проблем. Основной шум скорее будет произведен радиоволнами, излучаемыми ближайшей электроникой. Эксперимент Holometer должен выявить и устранить шум от подобных источников.

«Если мы обнаружим шум, от которого не сможем избавиться, мы сможем найти нечто фундаментальное в природе шума — шум, который присущ пространству-времени, — говорит физик лаборатории Ферми Аарон Чоу, ведущий ученый и руководитель проекта Holometer. — Это волнующий момент для физики. Положительный результат откроет целый ряд вопросов о том, как работает пространство».

Ожидается, что эксперимент Holometer будет собирать данные в течение следующего года.