我們生活在一個(gè)擁有三維空間的世界中，但如果我們的三個(gè)維度，可以等效地表示在一個(gè)二維表面上呢？事實(shí)上，科學(xué)家們已經(jīng)證明，在數(shù)學(xué)上二維表面可以包含所有信息來(lái)代表我們的三維感知現(xiàn)實(shí)。這是否意味著我們實(shí)際上可能生活在二維表面上？宇宙會(huì)像全息圖嗎？
概念來(lái)源
要理解全息宇宙的概念，我們必須從兩件事開(kāi)始：黑洞和斯蒂芬·霍金。霍金是過(guò)去50年來(lái)最著名的物理學(xué)家之一，不需要介紹相信大家都認(rèn)識(shí)。黑洞是一種引力很大的物體，即使是光也無(wú)法逃脫它。在黑洞附近，有一種叫作事件視界的東西。 在這個(gè)事件視界之內(nèi)，空間正以超過(guò)光速的速度被黑洞吞噬。而且由于我們宇宙空間中的任何事物都無(wú)法超過(guò)光速，因此沒(méi)有任何事物可以逃脫它。
霍金表明，事件視界還會(huì)發(fā)生其他奇怪的事情。1981年，他提出這個(gè)事件視界可能正在打破物理學(xué)的基本規(guī)則之一，那就是信息守恒。他表明，落入黑洞的東西似乎永遠(yuǎn)從這個(gè)宇宙中消失了。也就是說(shuō)，信息不守恒了，這就是信息悖論。
1997年，阿根廷物理學(xué)家胡安·馬爾德塞納用非常精確的數(shù)學(xué)表明，即使信息在黑洞內(nèi)丟失，它的完美副本仍保留在我們的宇宙中并且不會(huì)丟失。這個(gè)完美的副本在哪里？它位于事件視界的表面。換句話說(shuō)，信息保留在黑洞的二維表面上，類似于全息圖。
這就是全息原理，這是解決黑洞信息悖論的量子理論的一個(gè)特性。現(xiàn)在，這種將信息保留在表面上的概念已成為物理學(xué)的主流。科學(xué)家最初是如何想出這樣瘋狂的概念的？通常，突破性理論源自其他杰出科學(xué)家先前的工作。在這種情況下，杰出的科學(xué)家不僅是英國(guó)物理學(xué)家斯蒂芬·霍金，還有以色列物理學(xué)家雅各布·貝肯斯坦。
1972年，貝肯斯坦推導(dǎo)出了一個(gè)方程，該方程顯示了任何空間可以擁有的最大熵。信息論表明，這個(gè)方程也適用于信息，它代表了可以在任何空間中保存的量子信息的總量。但是，你會(huì)注意到這個(gè)方程不包括體積，只包括表面積，這與我們認(rèn)為的直覺(jué)相悖。也就是說(shuō)，任何給定體積中的熵或信息量與空間的表面積有關(guān)，而不是體積。
這個(gè)方程啟發(fā)了許多科學(xué)家，以尋找關(guān)于宇宙的更多真相。他們發(fā)現(xiàn)，從數(shù)學(xué)上講，霍金在黑洞中丟失了信息是正確的，但它并沒(méi)有從我們的宇宙中丟失。所以從我們的角度來(lái)看，基本上任何落入黑洞的東西，仍然在我們的宇宙中，只是被涂抹在事件視界的表面。這就是全息圖概念的來(lái)源，是3維對(duì)象的2維表示。他們推測(cè)，黑洞內(nèi)部的東西是事件視界表面的一種投影。
全息宇宙
你可能會(huì)問(wèn)，這與我們的宇宙是一個(gè)全息圖有什么關(guān)系，因?yàn)槲覀兯坪醪⒉簧钤诤诙粗校窟@些科學(xué)家從數(shù)學(xué)上推斷了這一全息原理，以表明我們的整個(gè)三維宇宙也可以完美地呈現(xiàn)在宇宙的二維表面上。在數(shù)學(xué)上，我們是涂抹在宇宙二維視界上的信息的投影，這個(gè)視界將環(huán)繞整個(gè)宇宙。這個(gè)視界到底在哪里？它在數(shù)學(xué)上是無(wú)限遠(yuǎn)的，所以我們永遠(yuǎn)也達(dá)不到它。
這是否意味著我們生活在黑洞中？不，他們只是說(shuō)任何3維空間都可以用2維表面表示。在黑洞的情況下，我們?cè)谀莻€(gè)表面的外面看著它。就我們的宇宙而言，我們處于該表面的內(nèi)部。所以我們生活在二維全息圖中嗎？必須了解的是，2維表面的概念是一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。即使它在數(shù)學(xué)上是堅(jiān)如磐石的，也不一定它能成為現(xiàn)實(shí)的基本性質(zhì)。
