Apakah Kita Hidup dalam Sebuah Hologram?

Korespondensi antara konsep-konsep fisika berpotensi membuka jalan untuk menafsirkan dimensi alam semesta yang lebih sedikit.
Kredit: Kevin Gill/Flickr - CC BY-SA 2.0

Pada akhir tahun 1990-an, para fisikawan teoritis menemukan hubungan antara dua konsep fisika yang tampaknya tidak saling terkait. Hubungan mereka hampir bersifat teknis, tapi mungkin memiliki konsekuensi luas untuk memahami gaya gravitasi, bahkan alam semesta itu sendiri.

Untuk menggambarkan hubungan mereka, kita akan memulainya dari sebuah lubang hitam. Para ilmuwan telah menemukan saat satu bit informasi memasuki lubang hitam, luas permukaannya meningkat dalam jumlah yang sangat tepat dalam dalam satuan dasar panjang Planck (1,6x10^^-35 meter), ukuran yang sangat kecil.

Mungkin tidak terlalu menarik, mengetahui ukuran lubang hitam membesar saat materi atau energi jatuh ke dalamnya. Yang mengejutkan, peningkatan ternyata dapat terjadi di permukaan, bukan volume, yang tumbuh sebanding dengan informasi yang terhisap. Fenomena ini tidak dialami oleh benda-benda langit lainnya di alam semesta. Sebagian besar objek yang kita anggap familiar, setelah “mengkonsumsi” satu bit informasi, volume bertambah satu unit, dan hanya sebagian kecil yang meningkatkan area permukaan. Situasinya justru terbalik dengan lubang hitam. Penambahan informasi tidak terjadi di dalam lubang hitam, melainkan sekadar menempel di permukaannya.

Dengan demikian, lubang hitam yang adalah sebuah objek 3D di alam semesta 3D kita, dapat sepenuhnya diwakili oleh permukaan dua dimensi saja. Dan begitulah cara kerja teori hologram.

Hologram Lubang Hitam

Hologram adalah representasi sebuah sistem dengan dimensi yang lebih sedikit, namun dapat dikemas dalam semua informasi dari sistem aslinya. Sebagai contoh, kita hidup dalam 3D (spasial). Saat berpose untuk selfie, kamera merekam representasi 2D wajah kita dan tidak menangkap seluruh informasi. Saat kita memeriksa gambar dan memilih filter, kita tidak dapat melihat ke belakang kita, tak peduli bagaimanapun cara kita memutar gambar.

Namun hologram dapat menyimpan semua informasi tersebut. Meskipun hanya merepresentasikan 2D, kita bisa memeriksa hologram dari sudut 3D.

Menggambarkan lubang hitam sebagai sebuah hologram dapat memberikan solusi terhadap paradoks informasi lubang hitam, teka-teki saat informasi masuk setelah dikonsumsi oleh lubang hitam. Konsep lubang hitam sebagai sebuah hologram juga adalah contoh ideal yang mempermudah saat kita melakukan lompatan besar, yaitu untuk mempertimbangkan alam semesta secara keseluruhan.

Hidup di Dalam Batasan Kosmos

Korespondensi antara cabang fisika yang tampaknya tidak terkait, sebagaimana disampaikan pada awal artikel adalah aplikasi dari salah satu teknik holografik yang disebut AdS-CFT.

AdS adalah singkatan dari “anti-de Sitter,” solusi khusus untuk relativitas umum Einstein yang menggambarkan kehampaan kosmos dengan kelengkungan spasial negatif, atau menurut saya adalah alam semesta yang membosankan: tidak mengandung materi atau energi, dengan garis-garis paralel yang kemudian menyimpang karena geometri dasar. Meskipun tidak menggambarkan tempat yang kita tinggali, setidaknya seperti itulah jagad raya secara singkat. Model kosmos yang agak hambar ini memiliki sifat matematis yang diperlukan untuk menghasilkan hubungan yang dibutuhkan oleh para teoretikus.

Sisi lain korespondensi adalah kerangka kerja yang disebut teori medan konformal. Fisika teoretis sangat buruk dengan teori medan; palu yang digunakan oleh para ilmuwan untuk memalu banyak paku kuantum, sebagai gambaran tiga dari empat kekuatan alam. Elektromagnetisme, kekuatan nuklir yang kuat dan kekuatan nuklir yang lemah semuanya memiliki deskripsi teori medan, dan dalam setengah abad terakhir, kita memiliki banyak penerapan untuk menggunakannya.

Sekarang setelah kita menghilangkan definisi, mari menggali lebih dalam mengapa hubungan ini sangat penting.

Katakanlah kita mencoba memecahkan masalah yang sangat sulit, seperti gravitasi kuantum, menggunakan teori string, teori untuk menjelaskan segala kekuatan fundamental dan partikel di alam semesta dalam hal getaran string yang lemah. Memecahkan permasalahan ini menggunakan teori string sangat sulit. Sejauh ini tidak pernah ada yang menemukan solusi untuknya meskipun telah mencoba selama beberapa dekade. Korespondensi AdS-CFT mungkin dapat dimanfaatkan oleh teknik holografik untuk menjelaskan gambaran tentang kosmos.

Bukannya mencoba memecahkan gravitasi kuantum di alam semesta 3D, AdS-CFT memungkinkan kita untuk beralih ke masalah yang sama rumitnya tentang batas kosmos, yaitu a) hanya dua dimensi, dan b) tidak mengandung gravitasi.

Itu benar: Tidak ada gravitasi di batas kosmos. Matematika untuk teori string yang hampir tidak mungkin dilakukan bisa diganti dengan seperangkat persamaan teori medan yang sangat sulit. Setelah itu, barulah kita menemukan solusi tanpa dihalangi oleh gravitasi, kemudian solusi dapat dibawa ke alam semesta 3D untuk membuat prediksi.

Bukan Jalan Pintas

Terdengar seperti ide bagus, sebuah cara untuk mencurangi alam dengan mengabaikan gravitasi. Bahkan mungkin bisa dimodifikasi sebagai cara cerdas untuk “memecahkan” gravitasi kuantum. Tapi ada beberapa hal rumit. Pertama, kita tidak tinggal di kosmos anti-de Sitter. Alam semesta kita penuh dengan materi, radiasi dan energi gelap dengan geometri datar yang hampir sempurna. Apakah ada korespondensi serupa yang bekerja di alam semesta kita yang sebenarnya? Mungkin, dan para teoretikus terus bekerja keras untuk menemukannya.

Kedua, “batas” yang diambil untuk korespondensi AdS-CFT adalah horizon kosmologis, yaitu batas dari alam semesta teramati. Boleh-boleh saja, kecuali kita hidup di dalam sebuah ruang dan waktu yang dinamis dengan kosmos yang terus meluas. Berarti batas akan selalu berubah, sesuatu yang tidak ditangani dengan baik oleh teori hologram.

Terakhir, saat melakukan lompatan dari kosmos anti-de Sitter yang sepenuhnya dijelaskan ke model batas lebih sederhana yang teori medan konformal berlaku, rangkaian persamaan baru hanya bisa dipecahkan secara prinsip dan akan sangat sulit dipecahkan. Jadi, hanya karena mengabaikan gravitasi tidak berarti kita keluar dari permasalahan yang sebenarnya.

Tinggal di Sebuah Hologram

Jadi, apakah kita tinggal di sebuah hologram? Bahkan jika segala hal terkait AdS-CFT terbukti bermanfaat untuk memecahkan gravitasi kuantum, dan jika kita dapat menemukan cara agar teknik ini relevan untuk alam semesta tempat kita tinggal, tidak otomatis membenarkan bahwa kita tinggal di sebuah hologram. Menurut saya kurang tepat, lompatan dari “AdS-CFT yang menyediakan cara praktis untuk memecahkan masalah gravitasi” ke “alam semesta 3D kita dengan gravitasi yang dianggap sebagai ilusi, dan kita benar-benar hidup di dalam batas dua dimensi tanpa gravitasi.”

Rancangan matematis sepenting apapun tidak harus mendikte pandangan kita tentang sifat fundamental realitas. Jika prinsip holografik berguna untuk memecahkan masalah, tidak berarti kita hidup dalam sebuah hologram. Dan, bahkan jika kita tinggal di sebuah hologram, belum tentu kita bisa membedakannya.

Ditulis oleh: Paul Sutter, astrofisikawan, www.space.com

Sumber: Are We Living in a Hologram?

#terimakasihgoogle