你眼前的屏幕,你正在喝的水,包括你本人,可能都不是“真实”存在的。

我并不是在说“元宇宙”或者“AI虚拟人”。我是在正儿八经说理论物理界最疯狂、也最让人后背发凉的假说——全息原理

这里咱就努力掰扯清楚,这帮搞理论的狠人,是怎么正经八百地论证:我们生活的三维宇宙,可能只是某个遥远二维平面上的“投影”

这事儿听着比科幻片还扯对吧?但这想法,最早真就是从黑洞里“捞”出来的。

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霍金不是研究黑洞信息悖论嘛,说东西掉进黑洞就消失了,信息没了,这不科学。结果后来有几个狠人,比如诺贝尔物理学奖得主特胡夫特(G. 't Hooft)和萨斯坎德(Susskind),他们一拍大腿:

“等会儿,黑洞的熵居然和视界的面积成正比,而不是体积!”

啥意思呢?就是说,一个黑洞哪怕再大,它肚子里装了多少信息,都不是看它肚子里有多空(体积),而是看它的“皮”(视界表面积)有多大。

这意味着,对于普通物体来说,装东西都是体积越大装得越多,但黑洞偏不,它完全不管自己肚子里有多空,只认表面的面积。这反常到啥程度?就好比你的手机存储不是看存储器容量,而是看手机屏幕有多大——屏幕越大,能存的照片越多,存储器容量再大也没用。

你觉得这事儿正常吗?

这事儿一出来,就催生了个最野的理论:

我们的三维宇宙,可能就像是一个巨大的全息图。所有关于三维空间、物质和引力的信息,其实都“储存”在包裹着宇宙的那个二维边界上。

咱就拿全息照片举例子——你拿激光照那张二维底片,空中能飘出个立体的三维图像。那图像算“真的”吗?物理上不是实体,就是你眼睛被光骗了。全息原理说的就是这个:咱们的宇宙,可能就是那张二维底片‘投’出来的三维幻象,我们都活在幻象里。

如果黑洞的信息都能压缩在二维表面,萨斯坎德等人就推测:不但黑洞,就连咱们整个宇宙,信息都可以用二维平面来储存。这就是全息原理最野的地方。

你可能会问:“我明明能感受到三维啊,长、宽、高,这还能有假?”

诶,这就是这个理论最鸡贼的地方。

1997年有个叫马尔达西那(Maldacena)的大神,他找到了一个具体的数学模型:在一个反德西特空间(一种特殊的弯曲时空)里,里面的所有物理过程,都可以在边界上的一个没有引力的量子场论(规范理论)里完美描述。

这意味着:

  • 三维宇宙(内部):有引力,有星系,有你和我。
  • 二维边界(外部):只是一堆数学公式,没有引力。

但这俩世界描述的东西完全等价

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我们在三维空间里看到的引力、时空弯曲,可能在二维边界上只是某种普通的量子相互作用。我们觉得真实的“三维”,可能只是二维边界上的信息在“全息投影”时产生的错觉。

当然,这事儿听着玄乎,科学家自己也在挠头。

这里面有几个大难题目前无法解决:

  1. 语言不通:我们到现在都不知道二维边界上的“信息语言”到底是啥,怎么翻译回三维世界
  2. 宇宙学难题:现在的全息原理大多是用在那些特殊的“反德西特空间”里,咱们的真实宇宙(像平坦宇宙或者德西特空间)能不能这么玩,还没个准信。
  3. 时间之谜:空间可能是投影,那时间呢?时间是不是也是投影出来的概念?这问题连彭罗斯看了都得头疼。

所以,回到开头那个问题:

如果全息原理是真的,那“我”是谁?

按照这个理论,你现在看到这篇文章,感受到的喜怒哀乐,甚至你脑子里复杂的神经元活动,统统都是那个二维边界上的一串代码、一段信息流。

我们以为生活在广阔的三维空间里,其实可能只是被困在一张无限大的“二维薄膜”上,像放电影一样看着自己的投影。

我现在敲键盘都觉得手有点发飘——合着我这辈子,就是二维边界上的一串代码在跑?

【关注我,用最野的视角,唠最硬的物理】

#黑洞##科普#