我們的宇宙可能成為全息圖嗎？
全息圖是人類所能創造的最有趣的"平面"物體之一。通過將一組全三維信息編碼到二維表面上，全息圖會隨著視角的改變而相應地更改其外觀。我們目前對宇宙的理解的許多外延表明，空間三維可能只是我們所能感知到的三個維度；維度實際上可能不止這些。此外，還有一種誘人的可能：從某種角度看，我們實際上可能是一個更高維宇宙的全息投影。對此，讀者吉姆·布雷想了解更多，他問道：
圖解：全息投影 來源：Flickr
對於全息宇宙似乎可以有很多解釋。那麼，假設全息觀點是正確的，二維表面和三維展現之間的關係是什麼？常見的全息圖在考慮這個問題時有用嗎？
我們都看過全息圖，但大多數人不知道全息圖實際上是怎麼製作的。他們背後的科學原理簡直令人著迷。
圖解：實驗室創設全息圖 來源：Wiki
照片的原理非常簡單：拍攝物體發射或反射的光，通過鏡頭對焦，並將其記錄在平面上。這不僅是攝影的工作原理，也是人眼隨時觀看事物的科學原理：眼球中的晶狀體聚焦光線，而視網膜的棒狀細胞和錐狀細胞記錄光，將其發送到大腦，大腦將其處理成圖像。
但是，通過使用特殊的乳液和相干光（如雷射），你可以創建某物整個光場的地圖，這就是全息圖。密度、紋理、不透明度等參數的變化都可以被忠實地記錄下來。當平面的二維地圖正確發光時，它可以顯示全套三維信息，這些信息從你的角度可以收集到。但令人驚奇的是，不論你在什麼角度觀看，以上過程都會發生。如果把它印在金屬薄膜上，你就有了一個傳統的普通全息圖。
現在，我們實際感知到的宇宙有三個空間維度可供我們接觸。但是，如果從根本上說，還有更多維度呢？正如普通全息圖是編碼了關於三維宇宙全部信息的二維表面，我們的三維宇宙是否可能對一個四維或更高維度現實進行編碼，而我們被嵌入了這個更高維度現實中？答案是可以，並且會出現一些有趣的可能性，但很重要的一點是，這些可能性也存在限制。
認為我們的宇宙可能是全息圖的想法來自弦理論。弦理論來自弦模型假說，用來解釋強相互作用，因為質子、中子和其他重子（和介子）的內部已知具有複合結構。然而，它給出了一大堆荒謬的預測，這些預測與實驗不相符，其中包括預測自旋-2粒子存在。但是人們認識到，如果朝向普朗克尺度提高能量尺度，弦框架可以用重力統一已知的基本力，因此弦理論誕生了。物理學「聖杯」的嘗試的一個特徵（或者說缺陷，這取決於你如何看待它）就是，它必需大量的額外維度。因此，重要的問題變成：我們如何從一個提供多個維度的理論中得出僅有三維的宇宙？弦理論有許多可能，那麼哪一個弦理論是正確的？
圖解：粒子內部的複合結構 來源：Flickr
從另一個角度看，也許事實是，許多不同的弦理論模型和場景實際上是同一基本理論的不同側面。在數學中，兩個相互等效的系統被稱為「對偶」，而一個與全息圖相關的驚人發現是，有時兩個對偶系統具有不同的維度。物理學家對此感到非常興奮的原因是，1997年，物理學家胡安·馬爾達塞納提出了AdS/CFT對應關係，聲稱我們的三維（加時間）宇宙，其量子場理論描述了基本粒子及其相互作用，而這個宇宙是對偶的更高維時空（反德西特空間），在重力量子理論中發揮作用。
圖解：反德西特空間 來源：Wiki
到目前為止，我們發現的唯一對偶性將高維空間的特性與其低維邊界聯繫起來：維度減一。我們能否從，比如說，十維弦理論走向像我們這樣的三維宇宙並使它們彼此具有對偶性，目前尚不清楚。我們所創造的二維全息圖只能編碼三維信息；我們不能用二維全息圖對四維信息進行編碼，也不能將三維宇宙編碼到一維。
圖解：對偶系統 來源：YouTube
兩個不同維度的空間是對偶空間有趣的另一個原因是：在表面的低維邊界上的信息比在該表面所封閉的整個空間體積內的信息要少。因此，如果你能測得表面上發生的事情，那麼空間體積內發生的事情的構造也不止一種。大維空間中發生的情況構成可能不是獨立的，而是與其他位置發生的情況有關。這聽起來可能有些「不真實」，但如果你考慮到量子糾纏，以及測量糾纏系統中一個個體的屬性就可以瞬間告訴你另一個個體的信息，這也許是有道理的。全息可能就與大自然這一奇事有關。
對偶性是一個數學事實，也是一種有趣的物理可能性。它最終會導致深刻的見解，使我們能更好地了解我們自己的宇宙嗎？也許吧。但到目前為止，我們不確定距離它的應用尚有多遠，以及它是否如我們所期待的那樣，連接規範場論和量子引力。這就是我們最終的希望。如果宇宙真的是一個全息圖，那才是最終奧義！
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Ethan Siegel- forbes-亦諶
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