Il Principio Olografico: siamo tutti ologrammi?

Nel post precedente, abbiamo visto che, secondo l’attuale teoria sulla termodinamica dei buchi neri, l’entropia di un buco nero (o, se preferiamo, la massima quantità di informazione che esso può contenere; abbiamo già incontrato questa relazione tra entropia e informazione in un vecchio post di tutt’altro argomento) è proporzionale alla superficie del suo orizzonte, e che questo implica una corrispondenza tra la configurazione interna del buco nero (in termini di meccanica statistica, i gradi di libertà interni, che sono in questo caso inaccessibili dall’esterno) e la configurazione superficiale, il cui "quanto" minimo è della dimensione della lunghezza di Planck. Questa corrispondenza richiama il concetto di ologramma, inteso in modo generale come rappresentazione a N-1 dimensioni di un oggetto N-dimensionale.

A questo punto, alcuni fisici hanno proposto di generalizzare questo risultato, e ipotizzare che questa proprietà "olografica" non sia esclusivamente attribuibile al volume di spazio all’interno dell’orizzonte di un buco nero (peraltro, ricordiamo che l’orizzonte di un buco nero è una superficie virtuale, e non corrisponde a nessun "confine" materiale), ma sia valida per qualsiasi parte dello spazio, e infine anche per l’Universo in generale. Questo è il cosiddetto Principio Olografico. Come "corollario", deriva che in virtù di questa corrispondenza, è equivalente studiare la fisica della "superficie olografica" anziché quella del "volume" in essa racchiuso, e studiare quindi un "universo" bidimensionale anziché tridimensionale. Ma se la superficie bidimensionale è un "ologramma" di uno spazio tridimensionale, come facciamo a sapere se viviamo "veramente" in uno spazio tridimensionale e non in uno spazio bidimensionale che produce una "illusione olografica" di tridimensionalità? Entriamo in un territorio bizzarro, dove sarebbe di casa M. C. Escher…

Ebbene, per quanto bizzarro possa sembrare,  il Principio Olografico ha anche delle conseguenze che, in linea di principio, potrebbero essere osservabili. Se tutta l’informazione presente in un volume di spazio deve poter essere "trascritta" sulla superficie dello spazio stesso in caselle di dimensione fissata, questo vuol dire che la densità dell’informazione (e quindi della materia, visto che a ogni particella di materia è associata dell’informazione) non può superare un limite massimo, oltre il quale "non ci sarebbe abbastanza spazio" sulla superficie per "olografare" tutta l’informazione contenuta. Quindi, se il Principio Olografico è vero, deve esistere una "granularità" minima alla quale è possibile osservare le proprietà microscopiche della materia e dello spazio-tempo, un po’ come ogni immagine ha una sua "densità di pixel": il Principio Olografico implica che esiste una densità di pixel massima, oltre la quale non è possibile "ingrandire" la struttura dell’Universo, così che se avessimo una "fotocopiatrice" così potente potremmo accorgerci di aver raggiunto il limite massimo. Ma c’è qualcuno che stia cercando di lavorare a un ingrandimento così microscopico?

In un certo senso sì. Esistono esperimenti che cercano di osservare le Onde Gravitazionali, che sono (dovrebbero essere, visto che nessuno le ha mai osservate) microscopiche "increspature" dello spazio-tempo; dato che sono difficilissime da osservare, gli strumenti per rilevarle sono sensibilissimi, e hanno bisogno di essere calibrati con enorme attenzione per eliminare il "rumore" derivante da altre cause (un po’ come il rumore elettromagnetico che rende difficile captare trasmissioni radio molto deboli). Ovviamente, se esistesse un limite alla granularità dell’Universo, questo avrebbe l’effetto di una fonte ineliminabile di "rumore"; un fisico (Craig Hogan) ha calcolato che l’entità del "rumore" derivante dal Principio Olografico dovrebbe essere abbastanza grande da essere rilevabile da un apparato per la ricerca delle Onde Gravitazionali in via di messa a punto, il GEO 600. Ebbene, pare che gli scienziati che lavorano sul GEO 600 fossero effettivamente alle prese con del fastidioso rumore che non riuscivano a eliminare… ovviamente ora, come annunciano qui, sono invece ansiosi di verificare se stiano osservando l’effetto della struttura fine dello spazio-tempo.

Insomma, potremmo tutti far parte di un gigantesco ologramma… o, chissà, dell’ologramma di un ologramma!

7 pensieri su “Il Principio Olografico: siamo tutti ologrammi?

  1. Questa cosa della granularità mi intriga assai, a tal proposito la realtà è continua o discreta? a tuo parere, si intende.  e dimmi anche perchè lo pensi.  uh, ho un problema al riguardo…

  2. @capsicum: è un problema interessantissimo. Ricordo che alle medie mi spiegarono che la realtà (ad esempio lo spazio tridimensionale) è continua, e che in principio la matematica la approssimava con i numeri razionali, che sono discreti. Poi, abbiamo inventato i numeri reali, e i complessi, e ora io personalmente sono quasi certo che la realtà sia discreta.
    Tra un paio di giorni il prossimo post… ora sto scrivendo un raccontino giallo… 

  3. Che brutto brivido.  "mi spiegarono che la realtà (ad esempio lo spazio tridimensionale) è continua". Non ne dubito. E non so dare torto a quegli insegnanti.
    Pero` sarebbe tanto bello che ogni tanto gli insegnanti ricordassero ai loro allievi che la realta` non E` continua o discreta, o almeno non per la fisica (per la filosofia magari ha senso dire "E`"…). Si tratta sempre e solo di modelli che si accostano alla realta`, e che non dovrebbero mai aver la pretesa di spiegarla, ma solo di simularla (parzialmente) in modo efficace, no?
    Comunque credo che Caps intenda il discreto dei naturali; uno spazio a pixel (o meglio voxel) insomma. Il discreto dei razionali (comunque equipotenti) e` ben diverso dal punto di vista topologico.
    Se dato un numero x, comunque dato un intorno [x-a,x+a] al suo interno ci trovo infiniti altri numeri (proprieta` di densita` dei razionali) non e` che ci sia una differenza cosi` grande dal reale… Intendo dal punto di vista pratico, naturalmente.

  4. "[…] La storia c’insegna che da Talete fino ad oggi si e` sempre accresciuta la visione della natura, la dianoia; ma fa anche nascere in noi l’impressione che queste due specie di conoscenza, episteme e dianoia, per quanto in un certo senso dipendano una dall’altra, tuttavia si escludano vicendevolmente. Infatti, quanto piu` vasto e` il campo che la fisica, la chimica e l’astronomia ci rivelano, tanto piu` noi sogliamo sostituire l’espressione ‘spiegazione’ della natura con la piu` modesta espressione ‘descrizione’ della natura, e tanto piu` chiaro diventa che questo progresso non e` dato da un sapere diretto , ma da una comprensione analitica. Con ogni grande scoperta – e lo si puo` seguire specialmente nella fisica moderna – diventano minori le pretese degli scienziati a una comprensione del mondo nel senso originario"
    (W. Heisenberg, Mutamenti nelle basi della scienza, Boringhieri; grassetto mio).
    Se la domanda di Capsicum e` dianoetica, senz’altro la risposta e`: il modello che si usa correntemente e` continuo, anche se presenta dei fenomeni sorprendentemente discreti.
    Se la domanda e` a livello epistemologico, non ho la risposta e – per essere sincero – non ho nemmeno interesse a pormela.

  5. Accidenti, Filippo, perdonami. Anche stavolta sono finito a fare il saccente. La questione e` che si tratta, per me, della coda di una discussione piuttosto aspra con Caps.
    Non e` poi vero che io non mi ponga la domanda epistemologica sulla natura delle cose. Ma lo faccio su un piano del tutto diverso da quello in cui penso alla fisica delle cose.
    Non vorrei averti urtato, soprattutto perche’ non so NIENTE del principio olografico e mi sembra davvero un argomento succulento su cui spero che tu ci racconti ancora molto.

  6. Pingback: Il Principio Olografico in Fisica: una Compilation | L'Incompetente

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