Heelal

Het holografisch principe, het onderwerp van deze reeks artikelen, stelt ons in staat om allerlei vragen over de mysterieuze theorie van de quantumzwaartekracht “om te schrijven” naar vragen over een veel begrijpelijkere quantumveldentheorie. De grote vraag is: zijn er in de natuur om ons heen systemen waarop dit principe direct van toepassing is, en waaraan we metingen kunnen doen, zodat we het holografisch principe experimenteel kunnen testen?

In het vorige artikel in dit dossier zagen we hoe de Argentijn Juan Maldacena ontdekte dat twee op het oog heel verschillende natuurkundige modellen exact hetzelfde beschreven. Het ene model is een model van snaarvormige deeltjes in een tiendimensionale ruimte, waarmee onder meer de quantumzwaartekracht beschreven kan worden. Het andere model is een ‘gewone’ quantumveldentheorie in vier dimensies, waarin de zwaartekracht geen enkele rol speelt. In dit artikel zullen we zien hoe deze ontdekking een antwoord gaf op een vijfentwintig jaar oude vraag.

Dualiteiten zijn alomtegenwoordig in de snaartheorie. Twee natuurkundige modellen heten ‘duaal’ als ze natuurkundige systemen beschrijven die op het eerste gezicht heel verschillend zijn, maar waarvan de onderliggende wiskundige formules exact in elkaar vertaald kunnen worden. Elke uitspraak die we in zulke duale systemen over het ene model kunnen doen, zegt daarmee direct iets over het andere model.