Голографическая модель времени строится на идее, что физическая информация, описывающая пространство-время, может быть закодирована на его границе. Этот подход берет начало из принципа голографии, предложенного Герардом ’т Хоофтом и развитого в работах Леонарда Сасскинда. Основная мысль состоит в том, что трехмерная динамика пространства-времени может быть полностью описана информацией, размещённой на двухмерной поверхности, аналогично тому, как голограмма содержит полную трёхмерную информацию на двумерной плоскости.
В рамках такой модели время рассматривается как эмерджентная величина, возникающая из квантовых степеней свободы на границе пространства-времени. Это позволяет пересмотреть традиционные концепции причинности и линейного течения времени.
В голографических теориях, особенно в контексте AdS/CFT соответствия (анти-де Ситтеровское пространство / конформная полевая теория), временные координаты в объёме пространства-времени (bulk) не всегда совпадают с временными параметрами на границе (boundary).
Ключевые моменты:
Время в bulk и на boundary: Время, определяемое локальными наблюдателями в объёме, может проявляться на границе как функция состояний поля. Это означает, что локальное течение времени может быть нелинейным по отношению к глобальной временной шкале голографической поверхности.
Проекция событий: Каждое событие в объёме имеет свою голографическую проекцию. Такие проекции позволяют записывать всю динамику объёма в терминах информации на границе, что существенно для вычислений энтропийных потоков и анализа причинно-следственных связей.
Энтропийное направление времени: В голографической перспективе стрелка времени связывается с направлением увеличения энтропии на границе. Это отражает термодинамическую основу времени, где рост информации или её перераспределение определяет локальное и глобальное ощущение течения времени.
Голографические модели тесно связаны с квантовой теорией информации. Пространство-время в таких теориях воспринимается как сложная сеть квантовых корреляций.
Корреляции и связь событий: Эмерджентное время возникает из сетевых структур взаимосвязей. Когда квантовые состояния на границе изменяются, это отражается на внутренней структуре объёма и формирует локальное ощущение течения времени.
Энтропийные меры: Измерение энтропии и взаимной информации на голографической границе даёт способ количественно описывать время. Увеличение энтропии соответствует движению по “потоку времени”, а локальные уменьшения энтропии отражают обратимые процессы в квантовой динамике.
Голографические концепции позволяют анализировать время в сложных ситуациях, таких как черные дыры, космологическая инфляция и квантовые критические системы:
Черные дыры и информация: Время вблизи горизонта событий может быть изучено через голографическую проекцию на границе анти-де Ситтеровского пространства. Это позволяет понимать динамику потери и сохранения информации в терминах квантовых полей.
Космология: Эмерджентное время на границе может описывать глобальные свойства вселенной, включая расширение пространства, структуру флуктуаций и возникновение стрелки времени на больших масштабах.
Квантовые симуляции: Голографические модели предоставляют инструменты для моделирования нелокальной динамики времени в квантовых системах, что важно для изучения квантовой гравитации и алгоритмических свойств эмерджентного времени.
Голографические подходы к времени формируют перспективное направление, но остаются несколько фундаментальных вопросов:
Координатная неоднозначность: Как однозначно определить “время” в bulk, если его голографическая проекция на границе многозначна?
Локальность против нелокальности: Время в bulk локально, но его голографическая информация распределена нелокально, что создаёт трудности в построении полноценной динамической картины.
Связь с термодинамикой: Хотя энтропийный рост на границе коррелирует с течением времени, точная формулировка закона, связывающего микроскопические квантовые состояния с макроскопическим временем, пока отсутствует.
Голографические модели времени продолжают развиваться, объединяя квантовую информацию, теорию гравитации и термодинамику в единую концепцию, раскрывая новые перспективы понимания природы времени как фундаментального, но эмерджентного свойства.