העיקרון ההולוגרפי

העיקרון ההולוגרפי הוא רעיון מרכזי בתחום הפיזיקה התאורטית, במיוחד בהקשר של תורת המיתרים ותורת הכבידה הקוונטית. העיקרון מציע שתיאור של נפח מסוים במרחב יכול להיות מקודד על גבול דו-ממדי של התחום. רעיון זה הוצע לראשונה על ידי הפיזיקאי ההולנדי חרארד 'ט הופט וקיבל פירוש מדויק יותר בהקשר של תורת המיתרים על ידי לאונרד סוסקינד בשנות ה-90.

העיקרון ההולוגרפי נוצר בהשראת התרמודינמיקה של החורים השחורים, שמציעה כי האנטרופיה המקסימלית בכל אזור היא ביחס ישר לשטח הפנים של האזור ולא לנפחו. השערה זו, הידועה כגבול בקנשטיין, גורסת כי האנטרופיה המקסימלית של חור שחור פרופורציונלית לשטח הפנים של אופק האירועים שלו. התובנה המרכזית היא שתוכן המידע של כל האובייקטים שנפלו לתוך החור השחור עשוי להיות מקודד כולו בתנודות פני השטח של אופק האירועים שלו. רעיון זה פותר את פרדוקס המידע של החורים השחורים במסגרת תורת המיתרים.

 התפתחות הרעיון 
הרעיון של עקרון ההולוגרפי נולד מתוך חקר חורים שחורים. בשנות ה-70, הפיזיקאים סטיבן הוקינג ויעקב בקנשטיין גילו תובנות חדשות לגבי התרמודינמיקה של חורים שחורים, מה שהוביל את 'ט הופט וסוסקינד לשקול כמה מידע ניתן לדחוס באזור מסוים של המרחב לפני שנוצר חור שחור. הם גילו שהגבול העליון לכמות המידע שניתן לדחוס באזור כזה נמדד על פי שטח הפנים של הגבול של האזור ולא על פי נפחו, כפי שהאינטואיציה שלנו הייתה מציעה.

 הקשר לתורת המיתרים 
העיקרון ההולוגרפי היה חיוני לפיתוח תורת המיתרים. בשנת 1997, הפיזיקאי חואן מלדסנה הציע את ההתאמה בין אנטי-דה-סיטר לתורת השדות הקונפורמית (AdS/CFT), שנחשב לדוגמה הראשונה של יקום הולוגרפי. לפי התאמה זו, כל הפיזיקה שמתרחשת בתוך יקום ה-AdS ניתנת לתיאור מלא על ידי תורת שדות קונפורמית המוגדרת על הגבול שלו.

 משמעויות פילוסופיות ופיזיקליות 
העיקרון ההולוגרפי מעלה שאלות פילוסופיות עמוקות לגבי טבעו של המרחב והזמן. למשל, אם המידע שמקודד בנפח מסוים במרחב מוגבל על ידי שטח פניו, ייתכן שהממד השלישי הוא למעשה אשליה, וכי ניתן לתאר את כל הפיזיקה במונחים דו-ממדיים בלבד. רעיון זה מציע שאולי כל המרחב התלת-ממדי הוא למעשה הולוגרמה דו-ממדית.

 יישומים ותחומים קשורים 
עקרון ההולוגרפי השפיע על תחומים רבים בפיזיקה תאורטית. הוא חשוב במיוחד בתורת המיתרים, אך גם בקוסמולוגיה ובתורת השדות הקוונטית. מלבד הפיזיקה, הרעיון של קידוד מידע על גבול דו-ממדי השפיע גם על תיאוריות מידע וקוונטיות.
הערות שוליים

קטגוריה:חישוב קוונטי
קטגוריה:חורים שחורים
קטגוריה:פיזיקה תאורטית