آیا ما در دنیا هولوگرافیک زندگی می کنیم؛ قسمت اول - کی آنلاین

جهت دریافت مشاوره خدمات چاپ کاتالوگ دیجیتال از بهترین و مجربترین طراحان کشور همراه ما باشید. از طراحی تا چاپ کاتالوگ های تبلیغاتی حرفه ای را با بهترین قیمت از ما بخواهید.

به گزارش خبرنگاران به نقل از زومیت، اگر اهل تماشای سریال Rick and Morty باشید، حتما آن قسمت از سریال را به خاطر دارید که ریک و مورتی وارد باتری سفینه فضایی شان می شوند که در واقع میکرودنیای است که ریک درون باتری خلق نموده. کمی بعد متوجه می شویم که مردمان این میکرودنیا هم دنیای کوچک تری برای خودشان داخل باتری خلق نموده اند؛ دنیای در دنیای در دنیا دیگر؛ چیزی شبیه عروسک ماتریوشکا یا جعبه هایی با اندازه های متفاوت که درون یکدیگر قرار گرفته اند.

حالا اگر اهل بازی باشید، حتما در جریان بازی های سبک شبیه سازی مثل The Sims (که نامش از واژه simulation به معنی شبیه سازی گرفته شده است)، Minecraft و بازی های مشابه هستید که در آن مثل ریک می توانید دنیای خودتان را آن طور که دوست دارید، خلق کنید.

حالا تصور کنید افراد شبیه سازی شده بازی شما هم دنیای دیگری داخل این دنیای مجازی خلق نمایند. تصورش ممکن است؛ چون جعبه عظیم تر همواره از جعبه کوچک تر درونش خبر دارد. اما آیا این جعبه کوچک از وجود جعبه عظیم تر که آن را در بر گرفته، مطلع است؟

موجود شبیه ساز درون باتری سفینه ریک در حال نشان دادن دنیای شبیه ساز خود در باتری دیگر

حالا بیاید خودمان را جای این جعبه بگذاریم. ما از دنیاهای شبیه سازی شده در بازی های کامپیوتری و فیلم ها مطلعیم؛ اما آیا می توانیم تصور کنیم که خود ما نیز در دنیایی شبیه سازی شده زندگی می کنیم؟ یعنی ما جعبه کوچک تری هستیم درون جعبه ای عظیم تر. واکنش ما به این ادعا احتمالا همانقدر ناباورانه و بی اعتنا است که واکنش ریک اگر قرار بود به او بگوییم او چیزی جز یک کاراکتر تخیلی در کارتونی دوبعدی نیست.

این مقدمه طولانی را گفتم تا قبل از پرداختن به اینکه آیا دنیای ما هولوگرام است یا خیر، این نکته را در نظر بگیریم که طبیعی است تصور چنین مفهومی برای ما بسیار سخت و حتی ناممکن باشد (و چون تصورش سخت است، الزاما دلیل بر نادرست بودن قطعی آن نیست)؛ اما وقتی در فرمول های ریاضی، دنیا به صورت هولوگرافیک در نظر گرفته می گردد، کار فیزیکدان ها بسیار ساده تر خواهد شد. به عبارت دیگر، تصور دنیا هولوگرافیک در معادلات ریاضی آسان تر از تصور آن در ذهن است.

اصل هولوگرافیک

به اعتقاد بعضی فیزیکدان ها، دنیای که ما در آن زندگی می کنیم، احتمالا یک هولوگرام است. صبر کنید؛ زیاد هیجان زده یا وحشت زده نشوید. منظور از دنیا هولوگرافیک دنیای شبیه سازی شده فیلم ماتریکس نیست، بلکه منظور این است که به نظر می رسد دنیا ما سه بعدی است و می توان هر چیزی را در ابعاد طول، عرض و ارتفاع آن لمس و تجربه کرد؛ اما در واقعیت احتمالا فقط دو بعد دارد و عمقی در کار نیست؛ این نظریه اصل هولوگرافیک نام دارد.

طرح مفهومی از نظریه رسیمان (string theory)

طبق این اصل که برگرفته از نظریه ریسمان است - که می گوید تمام ذرات، رشته هایی تک بعدی اند که ارتعاشات آن ها جرم و انرژی شان را مشخص می نماید)، سطحی دوبعدی همچون اَبرحافظه ای در دوردست ها، تمام داده ای که ضروری است دنیا ما را به طور کامل توصیف کند، در خود جای داده است و درست شبیه یک هولوگرام، این داده طوری نمایش داده می گردد که انگار سه بعد دارد؛ مانند شخصیت های روی پرده سینما، ما انسان ها و تمام اشیاء اطراف مان درون سطح صافی قرار داریم که فقط به نظر می رسد عمق دارد.

برای بسیاری از ما، تصور چنین مفهومی نامعقول یا حتی غیر ممکن به نظر می رسد. اما وقتی فیزیکدان ها در محاسبات شان آن را درست فرض می نمایند، حل همه جور مسائل عظیم فیزیکی، از جمله ماهیت سیاه چاله ها و ناسازگاری نسبیت عام با مکانیک کوانتومی، بسیار ساده تر خواهد شد. به عبارت دیگر، قوانین فیزیک وقتی به جای سه بعد، در دو بعد نوشته می شوند، قابل درک تر خواهند شد.

نخستین فردی که به طور رسمی در دهه 1990 اصل هولوگرافیک را مطرح نمود، فیزیکدان دانشگاه استنفورد، لئونارد ساسکیند بود. به اعتقاد ساسکیند، دنیا هولوگرافیک بین اغلب فیزیکدان های نظری، دیگر یک برآورد بی پایه و اساس تلقی نمی گردد؛ بلکه ابزاری عادی و کارآمد است که برای حل مسائل فیزیک به کار می رود.

ساسکیند نشان داد که بسیاری از قوانین فیزیک می تواند به جای سه بعد، تنها با دو بعد ریاضی توصیف گردد. این رویکرد برای کیهان شناسان خوشایند بود؛ چرا که به یکی از عظیم ترین معماهای فیزیک جواب می داد: طرز کار گرانش در مقیاس های بی نهایت کوچک. بدون اصل هولوگرافیک، فیزیکدان ها برای درک اتفاقات درون سیاه چاله یا لحظه تولد دنیا، با چالش های عظیمی روبه رو می شوند.

طبق اصل هولوگرافیک، مقدار اطلاعاتی که یک فضا در خود ذخیره می نماید نه به حجم، بلکه به محدوده مرزی آن منطقه بستگی دارد. به بیان ساده تر، اصل هولوگرافیک می گوید هرچه در فضا رخ می دهد، می تواند با توجه به اطلاعات ذخیره شده در سطح آن فضا، شرح داده گردد. برای مثال، فضایی سه بعدی را تصور کنید که مانند شکل زیر، درون سطح خمیده یک سیلندر دوبعدی قرار گرفته است. شما درون این فضا زندگی می کنید؛ اما شاید سایه یا بازتابی از شما روی سطح آن منعکس شده باشد.

البته طبق اصل هولوگرافیک، اطلاعات روی سطح که به چشم دیده می شوند، فقط سایه نیستند؛ بلکه تمام اطلاعات درون فضا را نشان می دهد. یعنی ما فقط با دیدن انعکاس دوبعدی روی سطح از ظاهر سه بعدی شیء درون آن مطلع می شویم.

دنیا اطلاعات

از هر کسی بپرسید دنیا فیزیکی از چه ساخته شده است، به شما خواهد گفت از ماده و انرژی. بااین حال، مهندسی، زیست شناسی و فیزیک به ما آموخته اند که اطلاعات، درست اندازه ماده و انرژی در پیکره بندی دنیا نقش دارد. دستگاهی که در کارخانه خودروسازی مشغول به کار است، فلز و پلاستیک در اختیار دارد؛ اما بدون دستورالعمل نمی داند کدام بخش را به کجا جوش دهد تا طرح نهایی خودرو فراوری گردد. به همین ترتیب، یک قرن پیشرفت و توسعه در علم فیزیک نشان داده است اطلاعات نقش حیاتی و انکارناپذیری در سیستم ها و فرایندهای فیزیکی بازی می نمایند. حتی از نظر بعضی دانشمندان، دنیا فیزیکی از اطلاعات ساخته شده است و ماده و انرژی تنها اتفاقی هستند.

این تعریف دنیا از دید یاکوب بکنشتاین (فیزیکدان نظری) بود که تحقیقاتش یاری بسیاری به شکل گیری ترمودینامیک سیاه چاله و اصل هولوگرافیک کرد.

وقتی به هرچه در دنیا است، به چشم اطلاعات نگاه می کنیم، ناگزیر دنیا را همچون ظرفی در نظر می گیریم که اطلاعات درون آن ریخته شده است؛ تصویر دیگر از دنیا اطلاعات، دیسکی با ظرفیتی باورنکردنی است که تمام اجرام آسمانی نظیر ستاره ها و سیارات و تمام چیزهای اطراف و روی آن ها (از جمله خود ما انسان ها) داده های صفر و یک هستیم که روی آن رمزنگاری شده ایم. وقتی این دیسک را درون دستگاه پخش می گذاریم و عینک سه بعدی به چشم می زنیم، می توانیم دنیا را چون فیلمی به ظاهر سه بعدی روی پرده سینما تجربه کنیم؛ با این تفاوت که خود ما نیز بخشی از تصاویر منعکس شده روی این پرده مسطح هستیم.

واقعا چقدر اطلاعات ضروری است تا کل دنیا را توصیف کرد؟ آیا این توصیف در حافظه کامپیوتر جا خواهد شد؟ آیا به قول ویلیام بلیک (شاعر انگلیسی)، می توان دنیا را در یک ذره از شن دید یا این ایده فقط در منطق شعر معنادار است؟

بکنشتاین در سال 2017 مطرح نمود که مطالعه ویژگی های رمزآلود سیاه چاله ها یاری نموده است تا فیزیکدان ها به ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات در یک ناحیه از فضا یا مقدار مشخصی از ماده و انرژی دست پیدا نمایند. طبق گفته بکنشتاین، دنیای که ما سه بعدی می پنداریم می تواند روی سطحی دوبعدی (همچون هولوگرام) نوشته گردد؛ در این صورت برداشت های روزمره ما از دنیا سه بعدی، توهمی عظیم خواهد بود یا تنها یکی از دو راه موجود برای دیدن واقعیت. به گفته او، شاید یک ذره شن نتواند کل دنیا را در خود جای دهد؛ اما یک صفحه نمایش مسطح احتمالا می تواند.

هولوگرام چیست

فکر می کنید در جیب تان چند هولوگرام داشته باشید؟ اگر پول نقد یا کارت ملی به همراه دارید، جواب احتمالا چندتایی است. هولوگرام همان طرح های براق با تصاویر شبح واری است که روی اسکناس یا کارت های اعتباری چاپ می گردد تا از جعل آن جلوگیری کند. اگر آن گردنبند های طرح چشم را که در دهه 60 در ایران محبوب بود و با بالا و پایین کردن پلک می زد به خاطر دارید، آن ها هم هولوگرام بودند.

هولوگرام در واقع تصویر سیستمی است که با ابعاد کمتر از آن، می تواند تمام اطلاعات مربوط به آن سیستم را به نمایش بگذارد. برای مثال، ما در سه بعد مکانی زندگی می کنیم؛ اما وقتی از خودمان سلفی می گیریم، دوربین تنها دو بعد از صورت ما را ثبت می نماید و ما هرچه عکس را بچرخانیم، قادر نیستیم پشت سرمان را در تصویر ببینیم.

حالا اگر به جای سلفی، از خودمان یک هولوگرام با جزئیات زیاد تهیه کنیم، می توانیم تمام اطلاعات مربوط را در آن ضبط و خودمان را از هر سه بعد آنالیز کنیم. به عبارتی، هولوگرام شبیه عکسی شبح وار و به ظاهر سه بعدی است که درون شیشه، پلاستیک یا محفظه فلزی گیر افتاده است و از تابش پرتوی لیزر و شکافت آن به دو پرتوی مجزا و ترکیب دوباره آن ها ساخته می گردد.

هولوگرام را دنیس گابور (1979-1900 - فیزیکدان مجارستانی الاصل) زمانی که در انگلستان مشغول به کار بود، اختراع کرد.آنچه در خصوص این اختراع دهه 1950 قابل توجه است، این است که چندین سال جلوتر از زمان خودش انجام شد؛ زیرا لیزر که ساخت هولوگرام را ممکن می کرد، در دهه 1960 پا به عرصه اختراعات بشر گذاشت.

نکته شگفت انگیز دیگر در خصوص هولوگرام این است که اگر بخشی از یک فیلم حاوی هولوگرام را برش بزنید، تمام اطلاعات هولوگرام را می توانید در همان تکه جداشده از آن بازخوانی کنید.

ادامه دارد...