होलोग्राफिक सिद्धांत

"Holographic universe" redirects here. For the Scar Symmetry album, see Holographic Universe (album). For the Epica album, see The Holographic Principle.

होलोग्राफिक सिद्धांत स्ट्रिंग सिद्धांत की एक संपत्ति है और क्वांटम गुरुत्व की एक कथित संपत्ति है जो बताती है कि अंतरिक्ष की मात्रा का विवरण क्षेत्र के निचले-आयामी सीमा (टोपोलॉजी) पर एन्कोड किया गया माना जा सकता है - जैसे कि प्रकाश- सीमा की तरह स्पष्ट क्षितिज की तरह। सबसे पहले जेरार्ड टी हूफ़्ट द्वारा प्रस्तावित, इसे लियोनार्ड सुस्किंड द्वारा एक सटीक स्ट्रिंग सिद्धांतिक व्याख्या दी गई थी, जिन्होंने अपने विचारों को 'टी हूफ़्ट और चार्ल्स थॉर्न के पिछले विचारों के साथ जोड़ा। लियोनार्ड सुस्किंड ने कहा, "सामान्य अनुभव की त्रि-आयामी दुनिया - आकाशगंगाओं, सितारों, ग्रहों, घरों, पत्थरों और लोगों से भरा ब्रह्मांड - एक होलोग्राम है, जो दूर की दो-आयामी सतह पर कोडित वास्तविकता की एक छवि है। जैसा कि राफेल बौसो ने बताया, थॉर्न ने 1978 में देखा कि स्ट्रिंग सिद्धांत एक निम्न-आयामी विवरण को स्वीकार करता है जिसमें गुरुत्वाकर्षण इससे उभरता है जिसे अब होलोग्राफिक तरीके से कहा जाएगा। होलोग्राफी का प्रमुख उदाहरण AdS/CFT पत्राचार है।

होलोग्राफिक सिद्धांत ब्लैक होल थर्मोडायनामिक्स से प्रेरित था, जो अनुमान लगाता है कि किसी भी क्षेत्र में अधिकतम एन्ट्रापी त्रिज्या वर्ग के साथ मापी जाती है, न कि घन के रूप में, जैसी कि उम्मीद की जा सकती है। ब्लैक होल के मामले में, अंतर्दृष्टि यह थी कि छेद में गिरी सभी वस्तुओं की सूचना सामग्री पूरी तरह से घटना क्षितिज की सतह के उतार-चढ़ाव में समाहित हो सकती है। होलोग्राफिक सिद्धांत स्ट्रिंग सिद्धांत के ढांचे के भीतर ब्लैक होल सूचना विरोधाभास को हल करता है।हालाँकि, आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों के लिए शास्त्रीय समाधान मौजूद हैं जो क्षेत्र कानून (त्रिज्या वर्ग) द्वारा अनुमत एन्ट्रापी के मानों को बड़े पैमाने पर अनुमति देते हैं, इसलिए सिद्धांत रूप में ब्लैक होल से बड़े होते हैं। ये तथाकथित जॉन_आर्चीबाल्ड_व्हीलर|व्हीलर के सोने के बैग हैं। ऐसे समाधानों का अस्तित्व होलोग्राफिक व्याख्या के साथ विरोधाभासी है, और होलोग्राफिक सिद्धांत सहित गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत में उनके प्रभाव को अभी तक पूरी तरह से समझा नहीं गया है।

विज्ञापन/सीएफटी पत्राचार

Main article: AdS/CFT correspondence

एंटी-डी सिटर/कन्फर्मल फील्ड सिद्धांत पत्राचार, जिसे कभी-कभी मालडेसेना द्वैत भी कहा जाता है (संदर्भ के बाद)।) या गेज/गुरुत्वाकर्षण द्वैत, दो प्रकार के भौतिक सिद्धांतों के बीच एक अनुमानित संबंध है। एक तरफ एंटी-डी सिटर स्पेस (एडीएस) हैं जिनका उपयोग क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांतों में किया जाता है, जो स्ट्रिंग सिद्धांत या एम-सिद्धांत के संदर्भ में तैयार किए जाते हैं। पत्राचार के दूसरी तरफ अनुरूप क्षेत्र सिद्धांत (सीएफटी) हैं जो क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत हैं, जिसमें यांग-मिल्स सिद्धांत के समान सिद्धांत शामिल हैं। यांग-मिल्स सिद्धांत जो प्राथमिक कणों का वर्णन करते हैं।

द्वंद्व स्ट्रिंग सिद्धांत और क्वांटम गुरुत्व की हमारी समझ में एक प्रमुख प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह कुछ सीमा शर्तों के साथ स्ट्रिंग सिद्धांत का एक गैर-परेशान सूत्रीकरण प्रदान करता है और क्योंकि यह होलोग्राफिक सिद्धांत का सबसे सफल कार्यान्वयन है।

यह युग्मन (भौतिकी) क्वांटम क्षेत्र सिद्धांतों का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली टूलकिट भी प्रदान करता है। द्वंद्व की अधिकांश उपयोगिता इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि यह एक मजबूत-कमजोर द्वंद्व है: जब क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के क्षेत्र दृढ़ता से बातचीत कर रहे हैं, तो गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत के क्षेत्र कमजोर रूप से बातचीत कर रहे हैं और इस प्रकार गणितीय रूप से अधिक सुव्यवस्थित हैं। इस तथ्य का उपयोग उन विषयों की समस्याओं को स्ट्रिंग सिद्धांत में अधिक गणितीय रूप से सुव्यवस्थित समस्याओं में अनुवाद करके परमाणु भौतिकी और संघनित पदार्थ भौतिकी के कई पहलुओं का अध्ययन करने के लिए किया गया है।

AdS/CFT पत्राचार पहली बार 1997 के अंत में जुआन मालदासेना द्वारा प्रस्तावित किया गया था।पत्राचार के महत्वपूर्ण पहलुओं को स्टीवन गब्सर, इगोर क्लेबानोव और अलेक्जेंडर मार्कोविच पॉलाकोव और एडवर्ड विटेन के लेखों में विस्तृत किया गया था। 2015 तक, मालडेसेना के लेख में 10,000 से अधिक उद्धरण थे, जो उच्च ऊर्जा भौतिकी के क्षेत्र में सबसे अधिक उद्धृत लेख बन गया।

ब्लैक होल एन्ट्रॉपी

Main article: Black hole thermodynamics

अपेक्षाकृत उच्च एन्ट्रापी वाली वस्तु गर्म गैस की तरह सूक्ष्म रूप से यादृच्छिक होती है। शास्त्रीय क्षेत्रों के ज्ञात विन्यास में शून्य एन्ट्रापी होती है: विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र, या गुरुत्वाकर्षण तरंगों के बारे में कुछ भी यादृच्छिक नहीं है। चूँकि ब्लैक होल आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों|आइंस्टीन के समीकरणों के सटीक समाधान हैं, इसलिए माना जाता था कि उनमें कोई एन्ट्रापी भी नहीं होती है।

लेकिन जैकब बेकेनस्टीन ने कहा कि इससे थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का उल्लंघन होता है। यदि कोई एन्ट्रापी वाली गर्म गैस को ब्लैक होल में फेंकता है, तो एक बार जब वह घटना क्षितिज को पार कर जाती है, तो एन्ट्रापी गायब हो जाएगी। एक बार जब ब्लैक होल ने गैस को अवशोषित कर लिया और स्थिर हो गया तो गैस के यादृच्छिक गुण दिखाई नहीं देंगे। दूसरे नियम को बचाने का एक तरीका यह है कि यदि ब्लैक होल वास्तव में एन्ट्रापी वाली यादृच्छिक वस्तुएं हैं जो उपभोग की गई गैस की एन्ट्रापी से अधिक मात्रा में बढ़ जाती हैं।

एक निश्चित आयतन को देखते हुए, एक ब्लैक होल जिसका घटना क्षितिज उस आयतन को कवर करता है, सबसे अधिक मात्रा में एन्ट्रापी वाली वस्तु होनी चाहिए। अन्यथा, मान लीजिए कि हमारे पास बड़ी एन्ट्रॉपी वाली कोई चीज़ है, तो उस चीज़ में अधिक द्रव्यमान फेंकने से, हम दूसरे नियम का उल्लंघन करते हुए, कम एन्ट्रॉपी वाला एक ब्लैक होल प्राप्त करते हैं।

त्रिज्या R के एक गोले में, ऊर्जा बढ़ने के साथ सापेक्ष गैस में एन्ट्रापी बढ़ जाती है। एकमात्र ज्ञात सीमा गुरुत्वाकर्षण है; जब बहुत अधिक ऊर्जा होती है तो गैस ब्लैक होल में गिर जाती है। बेकेंस्टीन ने प्रयोग किया यह अंतरिक्ष के एक क्षेत्र में एन्ट्रापी पर बंधे बेकेंस्टीन को रखने के लिए था, और यह बंधन क्षेत्र के क्षेत्र के समानुपाती था। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि ब्लैक होल एन्ट्रापी घटना क्षितिज के क्षेत्र के सीधे आनुपातिक है। गुरुत्वाकर्षण समय फैलाव के कारण, दूरस्थ पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, समय घटना क्षितिज पर रुक जाता है। प्रकाश की गति पर प्राकृतिक सीमा के कारण, यह गिरती वस्तुओं को घटना क्षितिज को पार करने से रोकता है, भले ही वे इसके कितने भी करीब क्यों न पहुँचें। चूंकि क्वांटम स्थिति में किसी भी बदलाव के लिए प्रवाह की आवश्यकता होती है, सभी वस्तुएं और उनकी क्वांटम सूचना स्थिति घटना क्षितिज पर अंकित रहती है। बेकेनस्टीन ने निष्कर्ष निकाला कि किसी भी दूरस्थ पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, ब्लैक होल एन्ट्रापी घटना क्षितिज के क्षेत्र के सीधे आनुपातिक है।

स्टीफन हॉकिंग ने पहले दिखाया था कि ब्लैक होल के संग्रह का कुल क्षितिज क्षेत्र हमेशा समय के साथ बढ़ता है। क्षितिज प्रकाश जैसी भू-भौतिकी द्वारा परिभाषित एक सीमा है; यह वे प्रकाश किरणें हैं जिनसे बच पाना मुश्किल है। यदि पड़ोसी भूगणित एक-दूसरे की ओर बढ़ने लगते हैं तो वे अंततः टकराते हैं, जिस बिंदु पर उनका विस्तार ब्लैक होल के अंदर होता है। इसलिए जियोडेसिक्स हमेशा दूर जा रहे हैं, और सीमा, क्षितिज का क्षेत्र उत्पन्न करने वाले जियोडेसिक्स की संख्या हमेशा बढ़ती है। हॉकिंग के परिणाम को थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुरूप ब्लैक होल थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम कहा गया।

सबसे पहले, हॉकिंग ने सादृश्य को बहुत गंभीरता से नहीं लिया। उन्होंने तर्क दिया कि ब्लैक होल का तापमान शून्य होना चाहिए, क्योंकि ब्लैक होल विकिरण नहीं करते हैं और इसलिए सकारात्मक तापमान वाले किसी भी ब्लैक बॉडी के साथ थर्मल संतुलन में नहीं हो सकते हैं। तब उन्हें पता चला कि ब्लैक होल विकिरण करते हैं। जब तापीय प्रणाली में ऊष्मा जोड़ी जाती है, तो एन्ट्रापी में परिवर्तन द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता में वृद्धि के बराबर होता है | द्रव्यमान-ऊर्जा को तापमान से विभाजित किया जाता है:

${\rm {d}}S={\frac {{\rm {\delta }}M\ c^{2}}{T}}.$

(यहां शब्द δM c है² को सिस्टम में जोड़ी गई थर्मल ऊर्जा के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है, आम तौर पर गैर-अभिन्न यादृच्छिक प्रक्रियाओं द्वारा, डीएस के विपरीत, जो केवल कुछ राज्य चर का एक कार्य है, यानी पारंपरिक थर्मोडायनामिक्स में केवल केल्विन तापमान टी और कुछ अतिरिक्त स्थिति चर, जैसे दबाव।)

यदि ब्लैक होल की एन्ट्रापी सीमित है, तो उनका तापमान भी सीमित होना चाहिए। विशेष रूप से, वे फोटॉनों की तापीय गैस के साथ संतुलन में आ जायेंगे। इसका मतलब यह है कि ब्लैक होल न केवल फोटॉन को अवशोषित करेंगे, बल्कि विस्तृत संतुलन बनाए रखने के लिए उन्हें सही मात्रा में उत्सर्जित भी करना होगा।

क्षेत्र समीकरणों के समय-स्वतंत्र समाधान विकिरण उत्सर्जित नहीं करते हैं, क्योंकि समय-स्वतंत्र पृष्ठभूमि ऊर्जा का संरक्षण करती है। इस सिद्धांत के आधार पर, हॉकिंग ने यह दिखाना शुरू किया कि ब्लैक होल विकिरण नहीं करते हैं। लेकिन, उन्हें आश्चर्य हुआ, एक सावधानीपूर्वक विश्लेषण से उन्हें विश्वास हो गया कि हॉकिंग विकिरण, और एक सीमित तापमान पर गैस के साथ सही तरीके से संतुलन में आ सकते हैं। हॉकिंग की गणना ने आनुपातिकता का स्थिरांक 1/4 निर्धारित किया; ब्लैक होल की एन्ट्रापी प्लैंक इकाइयों में उसके क्षितिज क्षेत्र का एक चौथाई है। एन्ट्रापी माइक्रोस्टेट (सांख्यिकीय यांत्रिकी) की संख्या के लघुगणक के समानुपाती होती है, स्थूल विवरण को अपरिवर्तित छोड़ते हुए एक सिस्टम को प्रगणित तरीके से सूक्ष्म रूप से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। ब्लैक होल एन्ट्रॉपी गहराई से हैरान करने वाली है - यह कहती है कि ब्लैक होल की अवस्थाओं की संख्या का लघुगणक क्षितिज के क्षेत्र के समानुपाती होता है, आंतरिक मात्रा के नहीं। बाद में, राफेल बौसो शून्य शीट पर आधारित बौसो की होलोग्राफिक बाउंड लेकर आए।

ब्लैक होल सूचना विरोधाभास

Main article: Black hole information paradox

हॉकिंग की गणना से पता चला कि ब्लैक होल जो विकिरण उत्सर्जित करते हैं, उनका उस पदार्थ से कोई संबंध नहीं है जिसे वे अवशोषित करते हैं। बाहर जाने वाली प्रकाश किरणें बिल्कुल ब्लैक होल के किनारे से शुरू होती हैं और क्षितिज के पास एक लंबा समय बिताती हैं, जबकि बाहर जाने वाला पदार्थ क्षितिज तक बहुत बाद में पहुंचता है। आने वाले और बाहर जाने वाले द्रव्यमान/ऊर्जा तभी परस्पर क्रिया करते हैं जब वे पार होते हैं। यह असंभव है कि निवर्तमान स्थिति पूरी तरह से कुछ छोटे अवशिष्ट बिखरने से निर्धारित होगी।

हॉकिंग ने इसका मतलब यह निकाला कि जब ब्लैक होल तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित शुद्ध अवस्था में कुछ फोटॉन को अवशोषित करते हैं, तो वे घनत्व मैट्रिक्स द्वारा वर्णित थर्मल मिश्रित अवस्था में नए फोटॉन को फिर से उत्सर्जित करते हैं। इसका मतलब यह होगा कि क्वांटम यांत्रिकी को संशोधित करना होगा, क्योंकि क्वांटम यांत्रिकी में, जो राज्य संभाव्यता आयाम के साथ सुपरपोजिशन हैं, वे कभी भी ऐसे राज्य नहीं बनते हैं जो विभिन्न संभावनाओं के संभाव्य मिश्रण हैं। इस विरोधाभास से परेशान होकर जेरार्ड टी हूफ्ट ने हॉकिंग विकिरण के उत्सर्जन का अधिक विस्तार से विश्लेषण किया। उन्होंने कहा कि जब हॉकिंग विकिरण बच जाता है, तो एक तरीका होता है जिससे आने वाले कण बाहर जाने वाले कणों को संशोधित कर सकते हैं। उनका गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र ब्लैक होल के क्षितिज को विकृत कर देगा, और विकृत क्षितिज अविकृत क्षितिज की तुलना में अलग-अलग आउटगोइंग कणों का उत्पादन कर सकता है। जब कोई कण ब्लैक होल में गिरता है, तो उसे बाहरी पर्यवेक्षक के सापेक्ष बढ़ावा मिलता है, और उसका गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक सार्वभौमिक रूप धारण कर लेता है। 'टी हूफ्ट ने दिखाया कि यह क्षेत्र ब्लैक होल के क्षितिज पर एक लॉगरिदमिक तम्बू-पोल के आकार का उभार बनाता है, और छाया की तरह, उभार कण के स्थान और द्रव्यमान का एक वैकल्पिक विवरण है। चार-आयामी गोलाकार अपरिवर्तित ब्लैक होल के लिए, क्षितिज का विरूपण विरूपण के प्रकार के समान है जो स्ट्रिंग-थ्योरी वर्ल्डशीट पर कणों के उत्सर्जन और अवशोषण का वर्णन करता है। चूँकि सतह पर विकृतियाँ आने वाले कण की एकमात्र छाप हैं, और चूँकि इन विकृतियों से बाहर जाने वाले कणों का पूरी तरह से निर्धारण करना होगा, 'टी हूफ्ट का मानना ​​था कि ब्लैक होल का सही विवरण स्ट्रिंग सिद्धांत के किसी रूप से होगा।

इस विचार को लियोनार्ड सुस्किंड ने और अधिक सटीक बनाया, जो बड़े पैमाने पर स्वतंत्र रूप से होलोग्राफी का विकास भी कर रहे थे। सुस्किंड ने तर्क दिया कि ब्लैक होल के क्षितिज का दोलन एक संपूर्ण विवरण है आने वाले और बाहर जाने वाले दोनों पदार्थों का, क्योंकि स्ट्रिंग सिद्धांत का विश्व-पत्र सिद्धांत ऐसा ही एक होलोग्राफिक विवरण था। जबकि छोटी स्ट्रिंग में शून्य एन्ट्रापी होती है, वह सामान्य ब्लैक होल के साथ लंबी अत्यधिक उत्तेजित स्ट्रिंग अवस्था की पहचान कर सकता है। यह एक गहरी प्रगति थी क्योंकि इससे पता चला कि ब्लैक होल के संदर्भ में स्ट्रिंग्स की शास्त्रीय व्याख्या होती है।

इस कार्य से पता चला कि ब्लैक होल सूचना विरोधाभास तब हल हो जाता है जब क्वांटम गुरुत्व का वर्णन असामान्य स्ट्रिंग-सैद्धांतिक तरीके से किया जाता है, यह मानते हुए कि स्ट्रिंग-सैद्धांतिक विवरण पूर्ण, स्पष्ट और गैर-अनावश्यक है। क्वांटम गुरुत्व में अंतरिक्ष-समय निम्न-आयामी ब्लैक-होल क्षितिज के दोलनों के सिद्धांत के एक प्रभावी विवरण के रूप में उभरेगा, और सुझाव देगा कि केवल स्ट्रिंग्स ही नहीं, बल्कि उचित गुणों वाला कोई भी ब्लैक होल विवरण के लिए आधार के रूप में काम करेगा। स्ट्रिंग सिद्धांत का.

1995 में, सुस्किंड ने सहयोगी टॉम बैंक्स (भौतिक विज्ञानी), विली फ़िशलर और स्टीफन शेन्कर के साथ, आवेशित बिंदु ब्लैक होल, डी0 मेम्ब्रेन (एम-सिद्धांत) के संदर्भ में होलोग्राफिक विवरण का उपयोग करके नए एम-सिद्धांत का एक सूत्रीकरण प्रस्तुत किया। टाइप II स्ट्रिंग सिद्धांत का। उनके द्वारा प्रस्तावित मैट्रिक्स सिद्धांत को सबसे पहले व्हिट के बर्नार्ड, जेन्स हॉप और हरमन निकोलाई द्वारा 11-आयामी अतिगुरुत्वाकर्षण में दो ब्रैन्स के विवरण के रूप में सुझाया गया था। बाद के लेखकों ने विशेष सीमाओं में बिंदु ब्लैक होल की गतिशीलता के विवरण के रूप में समान मैट्रिक्स मॉडल की पुनर्व्याख्या की। होलोग्राफी ने उन्हें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि इन ब्लैक होल की गतिशीलता एम-सिद्धांत का पूर्ण गैर-परेशान सूत्रीकरण देती है। 1997 में, जुआन मालडेसेना ने एक उच्च-आयामी वस्तु का पहला होलोग्राफिक विवरण दिया, 3+1-आयामी प्रकार II स्ट्रिंग सिद्धांत मेम्ब्रेन (एम-सिद्धांत), जिसने एक स्ट्रिंग विवरण खोजने की लंबे समय से चली आ रही समस्या का समाधान किया जो एक गेज का वर्णन करता है लिखित। इन विकासों ने एक साथ समझाया कि कैसे स्ट्रिंग सिद्धांत सुपरसिमेट्रिक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांतों के कुछ रूपों से संबंधित है।

सूचना घनत्व पर सीमा

सूचना सामग्री को उस संभावना के व्युत्क्रम के लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है कि एक सिस्टम एक विशिष्ट माइक्रोस्टेट में है, और एक सिस्टम की सूचना एन्ट्रापी सिस्टम की सूचना सामग्री का अपेक्षित मूल्य है। एन्ट्रॉपी की यह परिभाषा शास्त्रीय भौतिकी में प्रयुक्त मानक गिब्स एन्ट्रापी के बराबर है। इस परिभाषा को एक भौतिक प्रणाली पर लागू करने से यह निष्कर्ष निकलता है कि, किसी दिए गए आयतन में दी गई ऊर्जा के लिए, उस आयतन में पदार्थ बनाने वाले सभी कणों के ठिकाने के बारे में जानकारी के घनत्व (बेकेंस्टीन बाउंड) की एक ऊपरी सीमा होती है। . विशेष रूप से, किसी दिए गए वॉल्यूम में जानकारी की एक ऊपरी सीमा होती है, जिस पर वह ब्लैक होल में समा जाएगा।

इससे पता चलता है कि पदार्थ को अनंत बार विभाजित नहीं किया जा सकता है और प्राथमिक कण का एक अंतिम स्तर होना चाहिए। चूंकि एक कण की स्वतंत्रता की डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान) उसके उप-कणों की स्वतंत्रता की सभी डिग्री का उत्पाद होती है, यदि एक कण में निचले स्तर के कणों में अनंत उपविभाजन होते हैं, तो मूल कण की स्वतंत्रता की डिग्री होगी एन्ट्रापी घनत्व की अधिकतम सीमा का उल्लंघन करते हुए अनंत हो। इस प्रकार होलोग्राफिक सिद्धांत का तात्पर्य है कि उपविभाजन किसी स्तर पर रुकना चाहिए।

होलोग्राफिक सिद्धांत का सबसे कठोर अहसास जुआन मालडेसेना द्वारा AdS/CFT पत्राचार है। हालाँकि, जे. डेविड ब्राउन और मार्क हेनॉक्स ने 1986 में पहले ही सख्ती से साबित कर दिया था कि 2+1 आयामी गुरुत्वाकर्षण की स्पर्शोन्मुख समरूपता एक विरासोरो बीजगणित को जन्म देती है, जिसका संबंधित क्वांटम सिद्धांत एक 2-आयामी अनुरूप क्षेत्र सिद्धांत है।

उच्च स्तरीय सारांश

भौतिक ब्रह्मांड को व्यापक रूप से पदार्थ और ऊर्जा से बना देखा जाता है। अमेरिकी वैज्ञानिक पत्रिका में प्रकाशित अपने 2003 के लेख में, जैकब बेकेंस्टीन ने जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर द्वारा शुरू की गई एक मौजूदा प्रवृत्ति का अनुमान लगाया है, जो सुझाव देता है कि वैज्ञानिक भौतिक दुनिया को जानकारी से बना मान सकते हैं, ऊर्जा और पदार्थ को आकस्मिक मान सकते हैं। बेकेनस्टीन पूछते हैं कि क्या हम, जैसा कि विलियम ब्लेक ने यादगार रूप से लिखा है, 'रेत के एक कण में एक दुनिया देख सकते हैं', या यह विचार 'काव्य लाइसेंस' से अधिक कुछ नहीं है? , होलोग्राफिक सिद्धांत का जिक्र करते हुए।

अप्रत्याशित कनेक्शन

बेकेंस्टीन का सामयिक अवलोकन ए टेल ऑफ़ टू एंट्रोपीज़ सूचना सिद्धांत और शास्त्रीय भौतिकी की दुनिया के बीच पहले से अप्रत्याशित संबंध को ध्यान में रखते हुए, व्हीलर की प्रवृत्ति के संभावित गहन प्रभावों का वर्णन करता है। इस संबंध का पहली बार वर्णन अमेरिकी अनुप्रयुक्त गणितज्ञ क्लाउड ई. शैनन के 1948 के मौलिक पत्रों के तुरंत बाद किया गया था, जिसमें सूचना सामग्री का आज का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला माप प्रस्तुत किया गया था, जिसे अब शैनन एन्ट्रापी के रूप में जाना जाता है। जानकारी की मात्रा के एक उद्देश्यपूर्ण माप के रूप में, शैनन एन्ट्रॉपी बेहद उपयोगी रही है, क्योंकि सेलुलर फोन से लेकर मॉडेम से लेकर हार्ड डिस्क ड्राइव और डीवीडी तक सभी आधुनिक संचार और डेटा भंडारण उपकरणों का डिज़ाइन शैनन एन्ट्रॉपी पर निर्भर करता है।

ऊष्मप्रवैगिकी (गर्मी से निपटने वाली भौतिकी की शाखा) में, एन्ट्रॉपी को लोकप्रिय रूप से पदार्थ और ऊर्जा की भौतिक प्रणाली में ऑर्डर और विकार (भौतिकी) के माप के रूप में वर्णित किया जाता है। 1877 में, ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी लुडविग बोल्ट्ज़मान ने अलग-अलग सूक्ष्म अवस्थाओं की संख्या के संदर्भ में इसे अधिक सटीक रूप से वर्णित किया, जिसमें पदार्थ के स्थूल खंड की रचना करने वाले कण हो सकते हैं, जबकि वे अभी भी उसी स्थूल खंड की तरह दिखते हैं। उदाहरण के तौर पर, एक कमरे में हवा के लिए, इसकी थर्मोडायनामिक एन्ट्रॉपी उन सभी तरीकों की गिनती के लघुगणक के बराबर होगी जिनसे व्यक्तिगत गैस अणुओं को कमरे में वितरित किया जा सकता है, और सभी तरीकों से वे आगे बढ़ सकते हैं।

ऊर्जा, पदार्थ और सूचना तुल्यता

उदाहरण के लिए, एक टेलीग्राफ संदेश में निहित जानकारी को मापने का एक तरीका खोजने के शैनन के प्रयासों ने उन्हें अप्रत्याशित रूप से बोल्टज़मैन के एन्ट्रॉपी फॉर्मूला के समान रूप वाले एक सूत्र तक पहुंचाया। साइंटिफिक अमेरिकन के अगस्त 2003 अंक में इंफॉर्मेशन इन द होलोग्राफिक यूनिवर्स शीर्षक वाले एक लेख में, बेकेंस्टीन ने संक्षेप में बताया है कि थर्मोडायनामिक एन्ट्रॉपी और शैनन एन्ट्रॉपी वैचारिक रूप से समतुल्य हैं: बोल्ट्जमैन एन्ट्रॉपी द्वारा गिनी जाने वाली व्यवस्थाओं की संख्या शैनन जानकारी की मात्रा को दर्शाती है, जिसकी किसी को आवश्यकता होगी। पदार्थ एवं ऊर्जा की कोई विशेष व्यवस्था लागू करना। भौतिकी की थर्मोडायनामिक एन्ट्रॉपी और शैनन की जानकारी की एन्ट्रॉपी के बीच एकमात्र मुख्य अंतर माप की इकाइयों में है; पहले को तापमान से विभाजित ऊर्जा की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, दूसरे को जानकारी के अनिवार्य रूप से आयामहीन बिट्स में व्यक्त किया जाता है।

होलोग्राफिक सिद्धांत बताता है कि सामान्य द्रव्यमान (सिर्फ ब्लैक होल नहीं) की एन्ट्रापी भी सतह क्षेत्र के समानुपाती होती है न कि आयतन के; वह आयतन स्वयं भ्रामक है और ब्रह्मांड वास्तव में एक होलोग्राम है जो इसकी सीमा की सतह पर अंकित जानकारी के अनुसार समरूपता है।

प्रयोगात्मक परीक्षण

फ़र्मिलाब भौतिक विज्ञानी क्रेग होगन का दावा है कि होलोग्राफिक सिद्धांत स्थानिक स्थिति में क्वांटम उतार-चढ़ाव का संकेत देगा इससे विशेष रूप से GEO 600 में गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों पर मापने योग्य स्पष्ट पृष्ठभूमि शोर या होलोग्राफिक शोर उत्पन्न होगा। हालाँकि इन दावों को क्वांटम गुरुत्व शोधकर्ताओं के बीच व्यापक रूप से स्वीकार नहीं किया गया है, या उद्धृत नहीं किया गया है और ये स्ट्रिंग सिद्धांत गणना के साथ सीधे टकराव में प्रतीत होते हैं। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी द्वारा 2002 में लॉन्च की गई अभिन्न अंतरिक्ष वेधशाला द्वारा 2004 में गामा किरण विस्फोट जीआरबी 041219ए के माप के 2011 में विश्लेषण से पता चलता है कि क्रेग होगन का शोर 10 के पैमाने तक अनुपस्थित है।⁻⁴⁸ मीटर, 10 के पैमाने के विपरीत^{होगन द्वारा अनुमानित −35}मीटर, और 10 का पैमाना⁻¹⁶ मीटर GEO 600 उपकरण के माप में पाए गए। 2013 तक होगन के तहत फ़र्मिलाब में अनुसंधान जारी रहा। जैकब बेकेनस्टीन ने टेबलटॉप फोटॉन प्रयोग के साथ होलोग्राफिक सिद्धांत का परीक्षण करने का एक तरीका खोजने का दावा किया है।

यह भी देखें

• बेकेंस्टीन बाध्य
• ब्लैक होल थर्मोडायनामिक्स#ब्लैक होल से परे
• बौसो की होलोग्राफिक बाउंड
• ब्रैन ब्रह्माण्ड विज्ञान
• डिजिटल भौतिकी
• एंट्रोपिक गुरुत्व
• आदेश को स्पष्ट करें और स्पष्ट करें
• मार्गोलस-लेविटिन प्रमेय
• भौतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान
• कितना झाग

संदर्भ

Citations

Sources

• Bousso, Raphael (2002). "The holographic principle". Reviews of Modern Physics. 74 (3): 825–874. arXiv:hep-th/0203101. Bibcode:2002RvMP...74..825B. doi:10.1103/RevModPhys.74.825. S2CID 55096624.
• 't Hooft, Gerard (1993). "Dimensional Reduction in Quantum Gravity". arXiv:gr-qc/9310026.. 't Hooft's original paper.

बाहरी संबंध

• Alfonso V. Ramallo: Introduction to the AdS/CFT correspondence, arXiv:1310.4319, pedagogical lecture. For the holographic principle: see especially Fig. 1.
• UC Berkeley's Raphael Bousso gives an introductory lecture on the holographic principle - Video.
• Scientific American article on holographic principle by Jacob Bekenstein
• O'Dowd, Matt (10 April 2019). "The Holographic Universe Explained". PBS Space Time. Archived from the original on 11 December 2021 – via YouTube.