Ons begrip van het universum breidt zich misschien niet zo veel uit als het universum zelf. In sommige gevallen kunnen onze theorieën over kosmische inflatie aanvoelen alsof ze leeglopen in een zwart gat.

Zwarte gaten kunnen echter de exacte analogie zijn die nodig is om de uitdijing van het universum wiskundig te benaderen. Dit vereist misschien wat out-of-the-box denken, of in dit geval onder een microscoop.

Een nieuwe benadering die het holografische principe gebruikt om het uitdijende universum in de Sitter-ruimte te beschrijven, komt nu voort uit het Yukawa Institute for Theoretical Physics van de Universiteit van Kyoto, wat een benadering is van ons huidige universum.

Hologrammen kunnen beelden oproepen van interstellaire videogesprekken in sciencefictionfilms, maar voor theoretische fysici kunnen ze ook wiskundige, microscopische modellen zijn die hoger-dimensionale informatie coderen op lager-dimensionale oppervlakken. Met entropie gevulde zwarte gaten stellen wetenschappers dat informatie die is gecodeerd op de waarnemingshorizon evenredig is met het oppervlak, niet met het volume zoals in de Euclidische meetkunde.

"Om de gebeurtenissen na de oerknal beter te begrijpen, hebben we een consistente theorie van kwantumzwaartekracht nodig, en het de Sitter-universum biedt een oplossing voor Einsteins algemene relativiteitsvergelijking met een positieve kosmologische constante", zegt auteur Tadashi Takayanagi.

Dit model, dat zwaartekracht uitsluit, beschrijft een tweedimensionaal raamwerk dat de uitdijing van ons driedimensionale universum benadert, waardoor de auteurs het eerste voorbeeld van tweedimensionale conforme veldentheorie of CFT kunnen identificeren die typisch een positief geheel getal gebruikt voor de kosmologische constante .

"Een speciaal kenmerk van ons voorgestelde model is het gebruik van een negatieve kosmologische constante om de zwaartekracht op de anti-de Sitter-ruimte te verklaren," voegt Takayanagi toe, "waardoor het belang van het holografische principe voor de Sitter-zwaartekracht wordt benadrukt."

Terwijl holografie voor anti-de Sitter-ruimte voor het eerst werd voorgesteld in 1997, toonden de resultaten van het rekenmodel aan dat basisgrootheden overeenkwamen tussen de klassieke Einstein-zwaartekracht en CFT.

De auteur concludeert:"De kwantuminformatietheorie heeft een essentiële rol gespeeld in de fysica van zwarte gaten, waardoor de verwachtingen zijn gewekt voor een dieper begrip van de ruimte-tijdstructuur van een hoger-dimensionaal universum."

De studie is gepubliceerd in Physical Review Letters . + Verder verkennen

'Zadelvormig' universum kan de algemene relativiteitstheorie ondermijnen