우리의 우주는 홀로그램인가?

블랙홀과 양자 컴퓨터를 이용하여 우리 우주의 비밀을 밝힌다

블랙홀 안은 어떤 모습일까요? 최근 과학자들은 양자 컴퓨터와 딥러닝을 이용하여 그 비밀을 풀 수 있을지도 모른다고 하는데요, 이것이 또 홀로그램 우주론과도 연관이 있다고 합니다. 아래에서 자세히 살펴보겠습니다.

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출처: SPACE.COM

Is our universe a holographic projection? Scientists are using black holes and quantum computing to find out.

 

블랙홀 안에서는 어떤 일이 일어나고 있을까?

블랙홀 안에서는 어떤 일이 일어나고 있을까요? 그리고 블랙홀 내부에서 일어나는 일들은 어떻게 외부 우주와 연관되어 있을까요? 이것은 수십 년 동안 과학자들이 대답하지 못했던 미스터리입니다. 또한 이것은 우리가 이 우주를 어떻게 정의하느냐에 따라 재정립되어야 하는 미스터리이기도 합니다.

지난 2월 10일 저명한 과학 논문 리뷰 저널인 'PRX 퀀텀'에 발표된 논문에서 물리학자들은 이런 연관성을 테스트하기 위해 양자 컴퓨터와 머신 러닝(안면 인식 소프트웨어와 자연 언어를 프로세싱하는 컴퓨터 기술)을 적용했습니다.

극도로 밀도가 강한 물체 주위에 소용돌이 치는 가스로 형상화되는 블랙홀

너무나 다른 두 세계

블랙홀은 거시 세계인 이 우주를 지배하는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 움직입니다. 그리고 블랙홀 외부의 작은 입자들은 이 우주를 아주 작은 미시 세계로 기술하는 입자 물리학의 표준 모형의 규칙에 의해 움직입니다. 그러나 이 두 세계 사이에는 공통점은 거의 없고 대신 아주 많은 불일치가 존재합니다.

이 두 세계를 연결시키는 이른바 '통일장 이론'을 수립하는 것은 물리학에서 아주 오래된 이슈입니다. 거의 한 세기에 걸쳐 시도되어 오던 것인데요, 그중 한 가지 가설은, 블랙홀 위의 2차원 평면에 있는 입자들의 움직임이 3차원 블랙홀의 움직임을 투영하는 것이라는 이론입니다. 마치 홀로그램이 투영되는 것처럼 말입니다. 이 개념은 '홀로그램 이원성(holographic duality)'이라고 불려집니다. 

홀로그램 이원성의 입증

이것은 연구진들이 직접 실험해보고 싶어하는 개념입니다. 그 방법은 첫째, 양자 컴퓨터를 이용하여 블랙홀의 투영을 나타내는 입자들을 시뮬레이션합니다. 그런 다음 머신 러닝을 이용하여 이 입자들이 어떻게 상호작용 하는지 분석합니다. 연구진들은 이 실험 과정에서 블랙홀과 입자가 어떻게 상호작용 하는지에 대한 통찰력을 얻기를 희망하고 있습니다.

지속적인 실험을 통해서 이 입자들의 성격을 이해함으로써 우리는 중력에 대한 것도 이해할 수 있기를 희망하고 있습니다. 이것은 아주 중요한데요, 홀로그램 이원성은 3차원을 넘어설 수 있기 때문입니다. 어떤 과학자들은 이 우주가 더 높은 차원의 투영이라고 주장하기도 합니다. 

이것은 아주 어려운 주제이지만, 양자 컴퓨터와 머신 러닝을 이용한 실험은 우리를 이 우주의 비밀을 밝히는 길로 인도할 것입니다. 정말 우리의 우주는 홀로그램일까요?

 

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