Sabrina Pasterski: «Δεν είμαι ο επόμενος Αϊνστάιν» — η «ουράνια ολογραφία» και οι δοκιμές της

Η φυσικός Sabrina Pasterski παρουσιάζει την «ουράνια ολογραφία», μια προσέγγιση που επιχειρεί να επεκτείνει την ολογραφική δυϊκότητα στον πραγματικό, επίπεδο χωροχρόνο και να γεφυρώσει κβαντική θεωρία και βαρύτητα, όπως λέει σε συνέντευξή της στο New Scientist. Η ίδια απορρίπτει την ταμπέλα «ο επόμενος Αϊνστάιν» με το «Είναι βλακεία», όπως λέει χαμογελώντας, και προσθέτει: «Το θετικό είναι ότι ο θόρυβος σού δίνει βήμα».

Ο συντάκτης τη συνάντησε στο Λονδίνο, στο περιθώριο συνεδρίου. Η συζήτηση μεταφέρθηκε από μια τέντα που λύγιζε στον αέρα σε μια κοντινή ενοριακή αίθουσα, ενώ μια χορωδία τραγουδούσε λίγα μέτρα πιο πέρα. Εκεί, η Pasterski εξήγησε ότι το έργο της επικεντρώνεται στη «ουράνια σφαίρα» και μίλησε για τη δυϊκότητα με μια αναλογία στην Αγία Τριάδα. «Η δυϊκότητα είναι σχεδόν σαν την Τριάδα», είπε. «Δεν είμαι θρησκευόμενη, αλλά μεγάλωσα καθολική. Είναι η αίσθηση ότι μπορεί να υπάρχουν διαφορετικές εκδηλώσεις κάποιου ισοδύναμου».

Το διακύβευμα είναι γνωστό: η γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν περιγράφει τη βαρύτητα ως ομαλή καμπύλωση του χωροχρόνου, ενώ η κβαντική θεωρία βλέπει τον κόσμο σε διακριτά «πακέτα» ενέργειας. Οι δύο θεωρίες, στον πυρήνα τους, δεν συμβιβάζονται. Το 1997 ο Juan Maldacena πρότεινε μια δυϊκότητα (AdS/CFT) όπου ένα τρισδιάστατο «εσωτερικό» με βαρύτητα είναι μαθηματικά ισοδύναμο με ένα καθαρά κβαντικό διδιάστατο «σύνορο» — μια ιδέα που γέννησε την εικόνα του σύμπαντος ως ολογράμματος. Όμως αυτό δούλευε για συγκεκριμένη καμπύλωση (AdS), όχι για τον σχεδόν επίπεδο χώρο όπου ζούμε.

Εδώ παρεμβαίνει η «ουράνια ολογραφία». Η Pasterski, που έθεσε τα μαθηματικά θεμέλια της ιδέας στο διδακτορικό της με τον Andrew Strominger στο Harvard και σήμερα εργάζεται στο Perimeter Institute στον Καναδά, ξεκινά από συγκρούσεις σωματιδίων. Φαντάζεται τα «θραύσματα» να ακτινοβολούν προς όλες τις κατευθύνσεις και να αντιστοιχούν σε σημεία πάνω σε μια σφαίρα στο άπειρο, με χαρακτηριστικά όπως η ενέργεια. «Τη σκέφτομαι όπως τον νυχτερινό ουρανό», λέει. «Βλέπεις τα αστέρια σαν να είναι άπειρα μακριά, σαν μια σφαίρα γύρω σου. Αυτή η διδιάστατη σφαίρα είναι η ουράνια σφαίρα». Παραδέχεται και έναν συμβιβασμό: «Κάνω κι εγώ λίγη ζαβολιά». Ο πραγματικός χώρος διαστέλλεται όλο και πιο γρήγορα· στο μοντέλο της όχι.

Αντί να παλεύει με το χάος στο κέντρο της σύγκρουσης, η ουράνια ολογραφία επιχειρεί να ανασυνθέσει το σύμπαν από το «ίχνος» στο όριο. Πρόσφατα, μαζί με τον Justin Kulp (Stony Brook University), έκανε το μεγάλο βήμα από την περιγραφή ενός σωματιδίου στη μετάφραση για πολλαπλά σωματίδια, αναπτύσσοντας εργαλεία που συνδέουν μαθηματικά το όριο της σφαίρας με τον πραγματικό χώρο.

Εξερευνά επίσης τη διεμπλοκή, τη μυστηριώδη κβαντική σύνδεση μεταξύ σωματιδίων. Στο AdS/CFT έχει φανεί πως η διεμπλοκή στο όριο «χτίζει» τη μεγαλύτερη διάσταση. «Αυτό είναι πολύ καλά κατανοητό στο AdS/CFT», λέει. «Είναι πιο δύσκολο να γενικευτεί σε επίπεδο χώρο». Ένας λόγος είναι ότι το ουράνιο «σύνορο» δεν είναι καθαρό από βαρύτητα· δεν είναι ένας τοίχος κουτιού ή κυλίνδρου, αλλά μια σφαίρα στο άπειρο, που περιπλέκει τα μαθηματικά. Η ομάδα της έχει αρχίσει να χαρτογραφεί τον δεσμό ανάμεσα στη διεμπλοκή στο όριο και τη γεωμετρία του επίπεδου χωροχρόνου· στα μοντέλα που μελετήθηκαν, η επίπεδη περιοχή συνδέεται με μειωμένη διεμπλοκή σε σύγκριση με το AdS/CFT.

Η Pasterski αποκαλεί το σύνολο περιορισμών, κανόνων και εξισώσεων που έχει αναπτύξει «γραμματική» της ουράνιας ολογραφίας. Η «λεξικογραφία» μετάφρασης της τετραδιάστατης φυσικής σε διδιάστατη περιγραφή προχωρά γρήγορα, αλλά αναγνωρίζει ότι λείπουν ακόμα κομμάτια.

Το ερώτημα της επαληθευσιμότητας παραμένει. Πέρα από σωματίδια, «η σύγκρουση μπορεί να είναι μαύρες τρύπες», λέει. Οι συγχωνεύσεις τους παράγουν βαρυτικά κύματα που αφήνουν μόνιμες, μικρές παραμορφώσεις στον χωρόχρονο (memory effect). Πριν από περίπου μία δεκαετία, μαζί με συνεργάτες, πρότεινε την επέκταση «spin memory effect», κατά την οποία το αποτύπωμα φέρει και τη στροφορμή του κύματος. Αυτό συνδέεται άμεσα με βασική της υπόθεση για το τι συμβαίνει στο όριο, προσφέροντας πιθανό κρίκο με το 4D σύμπαν μας. Διαστημικά παρατηρητήρια όπως το LISA, που αναμένεται να εκτοξευτεί εντός δεκαετίας, θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν ενδείξεις.

Δεύτερη δυνατότητα είναι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN. Το «τέχνασμα» είναι να αντιμετωπιστούν οι ανιχνευτές, όπως το CMS, ως ολογραφική σφαίρα. «Το ωραίο με το πλαίσιο μας είναι ότι μπορούμε να μιλάμε για το [όριο στο] άπειρο ως κυριολεκτικά τον ανιχνευτή CMS ή ως το LISA», λέει. «Απλώς πρέπει να προσαρμοστείς, γιατί η γεωμετρία του ανιχνευτή δεν είναι ακριβώς σφαίρα». Έτσι, τα δεδομένα συγκρούσεων μπορούν να ελεγχθούν για γεωμετρικά μοτίβα στη κατανομή ενέργειας, όπως προτείνει η «γραμματική» της.

Πόσο «κυριολεκτικά» πιστεύει την ολογραφία; «Μελετώ τα μαθηματικά πίσω από τις θεωρίες μας», απαντά. «Δεν το παίρνω πολύ κυριολεκτικά ότι ζω σε ολόγραμμα — αλλά είναι πολύ ισχυρό να θέτεις αυτό το ερώτημα». Ως προς το ποια περιγραφή είναι πιο «πραγματική», λέει: «Ο τρόπος που στήσαμε το πρόγραμμα [της ουράνιας ολογραφίας] είναι ότι παραμένει πολύ αυτή στην οποία βρισκόμαστε. Αλλά σε έναν κόσμο όπου θα καταλαβαίναμε πλήρως αυτή τη διπλή περιγραφή, θα ήταν εξίσου καλή… ισοδύναμη».

Το προφίλ της αποτυπώνει ενέργεια και ταχύτητα σκέψης. Από παιδί ζήτησε «σκούπα που πετάει» και πήρε μαθήματα πτήσης· στα 12 άρχισε να συναρμολογεί αεροπλάνο από κιτ και στα 16 το πέταξε. Αρχικά ονειρευόταν Blue Origin, Virgin Galactic ή SpaceX, αλλά ως ενήλικη επέλεξε να σπουδάσει φυσική στο MIT. Για τους τεχνολογικούς ιδρυτές, λέει ότι θα εκτιμά πάντα τον Jeff Bezos, που της είχε στείλει «ωραίο γράμμα». Για τον Elon Musk εμφανίζεται επιφυλακτική: «Πολλοί έχουν δει [τα] ελαττώματά του, κι όμως έχει κάνει πολλά κουλ πράγματα», λέει. Και αυτό, προσθέτει, γεννά την ερώτηση: «Αφού μπορεί κάποιος σαν αυτόν να κάνει τόσα φοβερά πράγματα, γιατί δεν μπορούμε κι εμείς;»

Στη συνάντηση στο Λονδίνο ο συντάκτης τη βρήκε ζεστή και ανοιχτή, παρά την πνευματική της ένταση και το ταξίδι από τον Καναδά την ίδια μέρα. Ακόμα και σε μια μικρή αναποδιά —η κράτηση ταξί από κινητό— εκείνη απλώς πρόσφερε να το κανονίσει από το δικό της. Αν είναι «ο επόμενος Αϊνστάιν», θα φανεί. Η ίδια, πάντως, δεν το υιοθετεί.