我們生活在一個擁有三維空間的世界中，但如果我們的三個維度，可以等效地表示在一個二維表面上呢？事實上，科學家們已經(jīng)證明，在數(shù)學上二維表面可以包含所有信息來代表我們的三維感知現(xiàn)實。這是否意味著我們實際上可能生活在二維表面上？宇宙會像全息圖嗎？

概念來源

要理解全息宇宙的概念，我們必須從兩件事開始：黑洞和斯蒂芬·霍金。霍金是過去50年來最著名的物理學家之一，不需要介紹相信大家都認識。黑洞是一種引力很大的物體，即使是光也無法逃脫它。在黑洞附近，有一種叫作事件視界的東西。 在這個事件視界之內(nèi)，空間正以超過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法超過光速，因此沒有任何事物可以逃脫它。

霍金表明，事件視界還會發(fā)生其他奇怪的事情。1981年，他提出這個事件視界可能正在打破物理學的基本規(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從這個宇宙中消失了。也就是說，信息不守恒了，這就是信息悖論。

1997年，阿根廷物理學家胡安·馬爾德塞納用非常精確的數(shù)學表明，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丟失。這個完美的副本在哪里？它位于事件視界的表面。換句話說，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的主流。科學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家先前的工作。在這種情況下，杰出的科學家不僅是英國物理學家斯蒂芬·霍金，還有以色列物理學家雅各布·貝肯斯坦。

1972年，貝肯斯坦推導出了一個方程，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，你會注意到這個方程不包括體積，只包括表面積，這與我們認為的直覺相悖。也就是說，任何給定體積中的熵或信息量與空間的表面積有關，而不是體積。

這個方程啟發(fā)了許多科學家，以尋找關于宇宙的更多真相。他們發(fā)現(xiàn)，從數(shù)學上講，霍金在黑洞中丟失了信息是正確的，但它并沒有從我們的宇宙中丟失。所以從我們的角度來看，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源，是3維對象的2維表示。他們推測，黑洞內(nèi)部的東西是事件視界表面的一種投影。

全息宇宙

你可能會問，這與我們的宇宙是一個全息圖有什么關系，因為我們似乎并不生活在黑洞中？這些科學家從數(shù)學上推斷了這一全息原理，以表明我們的整個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)學上，我們是涂抹在宇宙二維視界上的信息的投影，這個視界將環(huán)繞整個宇宙。這個視界到底在哪里？它在數(shù)學上是無限遠的，所以我們永遠也達不到它。

這是否意味著我們生活在黑洞中？不，他們只是說任何3維空間都可以用2維表面表示。在黑洞的情況下，我們在那個表面的外面看著它。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)學結構。即使它在數(shù)學上是堅如磐石的，也不一定它能成為現(xiàn)實的基本性質(zhì)。