Wetenschappers hebben mogelijk voor het eerst observationeel bewijs gevonden dat het universum ooit een hologram was.

Dat schrijven Canadese onderzoekers in het blad Physical Review Letters.

3D-perceptie
Wat moet je je precies bij zo’n hologram voorstellen? Onderzoeker Kostas Skenderis van de universiteit van Southampton legt uit: “Stel je voor dat alles wat je ziet, voelt en hoort in drie dimensies (en jouw perceptie van tijd) in feite afkomstig is van een plat tweedimensionaal veld.” Het is een beetje vergelijkbaar met een 3D-film die je in de bioscoop bekijkt. We hebben het idee dat de beelden die we zien hoogte, breedte én diepte hebben, maar in feite zijn ze afkomstig van een 2D-scherm. En zo zou het dus ook met het universum zijn geweest: het voelde 3D, maar had een 2D-oorsprong.

Algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica
Het lijkt misschien een vrij wild idee, maar het is wel een idee dat onderzoekers al decennia bezighoudt en de oplossing kan zijn van een groot probleem. Namelijk: het feit dat de algemene relativiteitstheorie van Einstein op dit moment niet te rijmen is met de kwantummechanica. “Einsteins algemene relativiteitstheorie verklaart bijna alle grote dingen in het universum heel goed, maar faalt wanneer we de oorsprong en mechanica ervan op kwantumniveau willen bestuderen,” legt Skenderis uit. “Wetenschappers proberen al decennia om Einsteins algemene relativiteitstheorie te combineren met de kwantumtheorie. Sommigen geloven dat het concept van een holografisch universum de twee met elkaar kan verenigen.”

Observationeel bewijs
Tot zover de achtergrond van het holografisch universum. Terug naar het onderzoek van Skenderis en collega’s. Want wat hebben zij nu ontdekt? Nou, het lijkt erop dat zij – voor het eerst – observationeel bewijs hebben gevonden dat het universum een groot en complex hologram kán zijn geweest.

Bovenstaand een tijdlijn van het holografisch universum. De tijd loopt van links (verleden) naar rechts (heden). Helemaal links zie je de holografische fase. Deze is wat wazig, omdat tijd en ruimte nog niet goed gedefinieerd zijn. Aan het eind van deze fase begint een geometrische fase die beschreven kan worden met behulp van Einsteins vergelijkingen. De kosmische achtergrondstraling ontstond zo’n 375.000 jaar later. In deze straling zitten patronen die informatie bevatten over de omstandigheden in het piepjonge universum en van invloed zijn op de ontwikkeling van onder meer sterrenstelsels in het late universum (rechts). Afbeelding: Paul McFadden.

Maar hoe dan?
De onderzoekers maakten een model om een holografisch universum te simuleren. In dit model werden naast tijd niet drie, maar twee ruimtelijke dimensies gebruikt. Vervolgens ‘voerden’ de onderzoekers het model echte informatie over het universum, waaronder gegevens omtrent de kosmische achtergrondstraling (warmtestraling die kort na de oerknal werd uitgezonden). Het model bleek het gedrag van de kosmische achtergrondstraling perfect te simuleren, wat suggereert dat er een kern van waarheid zit in de opzet van het model. Maar: het model was alleen accuraat voor een piepklein universum (dat niet meer dan 10 graden breed is).

De conclusies
Wat kunnen we uit dit onderzoek afleiden? Dat het piepjonge universum holografisch van aard was? Het zou natuurlijk kunnen, maar dat bewijst het onderzoek zeer zeker niet. Wat het onderzoek in feite alleen aantoont, is dat we het holografische concept niet overboord moeten gooien. Er is namelijk observationeel bewijs dat suggereert dat het universum in het verleden wellicht een hologram is geweest. Inderdaad: voltooid verleden tijd. We leven dus nu niet meer in een hologram. En dat levert weer een nieuwe vraag op: hoe hebben we die extra dimensie erbij weten te scharrelen? Onderzoekers kunnen daar kort over zijn: geen idee.

En zo blijven we dus tamelijk in het ongewisse over de dimensies die we vandaag de dag als vanzelfsprekend ervaren. De onderzoekers kunnen dan ook niet meer dan hopen dat hun studie leidt tot vervolgonderzoeken die meer inzicht geven in de omstandigheden kort na de oerknal en het ontstaan van tijd en ruimte.