Dem «Holografischen Prinzip» nach ist das, was wir dreidimensional erleben, auch als Abbild von zweidimensionalen Vorgängen auf einem riesigen kosmischen Horizont zu betrachten.

«Universum ist ziemlich flach»

«1997 stellte der Physiker Juan Maldacena die Vermutung auf, dass es eine Korrespondenz zwischen Gravitationstheorien in gekrümmten Anti-de-Sitter-Räumen und Quantenfeldtheorien in Räumen mit einer Dimension weniger gibt», unterstreicht Daniel Grumiller vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien. Man beschreibe Gravitations-Phänomene in einer Theorie mit drei Raumdimensionen oder das Verhalten von Quantenteilchen in einer Theorie in zwei Raumdimensionen. Die Ergebnisse liessen sich ineinander überführen.

Der Experte stellt klar, dass wir nicht in einem Anti-de-Sitter-Raum leben. Denn solche Räume hätten sehr merkwürdige Eigenschaften. Sie seien negativ gekrümmt, und Objekte, die auf gerader Linie weggeworfen würden, kämen wieder zurück. «Unser Universum hingegen ist ziemlich flach - und auf astronomischen Distanzen betrachtet, ist es positiv gekrümmt», verdeutlicht Grumiller. Zusammen mit Kollegen aus Indien und Japan hat er im Journal «Physical Review Letters» nun die Korrespondenz-Vermutung im flachen Universum bestätigt.

Doppelt gerechnet, gleiches Ergebnis

«Wenn die Quantengravitation im flachen Raum eine holografische Beschreibung durch eine gewöhnliche Quantentheorie zulässt, dann muss man physikalische Grössen in beiden Theorien berechnen können und die Ergebnisse müssen übereinstimmen», so Grumiller. Dem Experten nach muss sich eine Eigenschaft der Quantenmechanik - die Quantenverschränkung - auch bei der Gravitationstheorie finden. Verschränkte Quantenteilchen liessen sich mathematisch nicht getrennt beschreiben - sie bilden ein gemeinsames Objekt.

Für diese sogenannte «Verschränkungsentopie» in einer flachen Quantengravitationstheorie und in einer niedrigdimensionalen Quantenfeldtheorie konnten die Wissenschaftler tatsächlich denselben Wert ermitteln. «Diese Rechnung bestätigt unsere Vermutung, dass das Holografische Prinzip auch in flachen Raumzeiten realisiert sein kann. Es ist somit ein Hinweis für die Gültigkeit dieses Prinzips in unserem Universum», erklärt Max Riegler, DOC-Stipendiat der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Grumillers Team.

(bert/pte)