我們所在的宇宙是否是一個(gè)由二維全息圖像揭示的世界？假如全息信息圖像的集合表明了物質(zhì)的實(shí)在性，那么對(duì)宇宙的描述也許比人們的想象簡(jiǎn)單得多，僅需更少的時(shí)空維度。物理數(shù)學(xué)家通過(guò)一種計(jì)算模式顯示，數(shù)學(xué)技巧不僅是主要的描述宇宙物理特征的工具，而且它表現(xiàn)了宇宙物質(zhì)和時(shí)空的基本性質(zhì)。沒有多少人懷疑，我們的宇宙空間由三個(gè)維度、宇宙時(shí)間由一個(gè)維度組成，宇宙時(shí)空由四個(gè)維度組成，然而，四維度宇宙是否是人們看到的真實(shí)世界？

過(guò)去的二十年，理論物理學(xué)的研究取得了豐富成果，挑戰(zhàn)了四維宇宙時(shí)空的信條。全息宇宙原理確定了數(shù)學(xué)的可能性，我們的宇宙比思維的“表象世界”少了一個(gè)維度。三維或四維的宇宙在巨大的宇宙視界層面也許由二維的時(shí)空構(gòu)成。直到現(xiàn)在，宇宙全息原理僅在負(fù)彎曲效應(yīng)的奇異空間得到研究，新奇的理論視角激發(fā)了科學(xué)家研究數(shù)學(xué)和物理學(xué)的熱情和興趣，然而，負(fù)彎曲空間與我們可觀測(cè)的宇宙空間非常不同。

維也納科技大學(xué)科學(xué)家的研究成果支持了全息原理的主要觀點(diǎn)，全息原理甚至適用于平坦的宇宙時(shí)空形態(tài)。人們從信用卡和銀行支票的使用了解到一些全息圖像的概念，全息時(shí)空僅含有兩個(gè)空間維度，卻展示了三個(gè)空間維度的實(shí)在性物體，我們的宇宙也許有全息時(shí)空維度的特征。維也納科技大學(xué)的研究員丹尼爾·格呂米耶解釋說(shuō)，1997年，物理學(xué)家胡安·馬爾達(dá)塞納提出了一個(gè)獨(dú)特的見解，引力理論和量子場(chǎng)理論存在一致性的關(guān)聯(lián)，引力理論表現(xiàn)為彎曲的反德西特空間，量子場(chǎng)理論相應(yīng)地缺少一個(gè)空間的維度。

科學(xué)家用三維空間理論描述了引力現(xiàn)象，量子化的粒子行為則以二維空間理論進(jìn)行計(jì)算，兩種計(jì)算的結(jié)果相互映射，高度的一致性令人感到吃驚，好似人們從天文學(xué)教科書找到的方程式應(yīng)用在CD音像碟片的修理。一致性的物理方法十分成功，直到目前為止，數(shù)萬(wàn)篇在學(xué)術(shù)雜志公開發(fā)表的論文涉及到馬爾達(dá)塞納研究的“AdS-CFT-一致性”。全息理論在平直空間的一致性對(duì)于理論物理學(xué)十分重要，但這種一致性似乎與我們的宇宙沒有多少關(guān)聯(lián)。

顯而易見，我們不會(huì)生活在一個(gè)奇特的反德西特空間，十分奇特的性質(zhì)被數(shù)學(xué)家定義為負(fù)曲率空間，任何物體假如以直線的方式拋過(guò)去，它們最終將會(huì)反彈回來(lái)，人們觀測(cè)不到這種任性的宇宙，相反，我們的宇宙在超大尺度上顯得相當(dāng)平直，時(shí)空的數(shù)學(xué)曲率為正數(shù)。馬爾達(dá)塞納懷疑“一致性原理”是否適合我們的真實(shí)世界，為了檢測(cè)猜測(cè)或假說(shuō)性的原理，建立引力理論是必要的，然而，引力理論不要求奇異反德西特空間的存在，它只適合平直的宇宙空間。

三年以來(lái)，馬爾達(dá)塞納和維也納科技大學(xué)的同事一直在研究一致性的原理，愛丁堡大學(xué)、哈佛大學(xué)、位于普納的印度科學(xué)和教育研究所（IISER）、麻省理工、京都大學(xué)等組成了合作研究團(tuán)隊(duì)，馬爾達(dá)塞納和印度、日本的同事在《物理學(xué)評(píng)論雜志》發(fā)表了一篇論文，首次證實(shí)了“一致性原理”在平直空間的有效性，馬爾達(dá)塞納解釋說(shuō)，如果平直空間的量子引力在標(biāo)準(zhǔn)量子理論的基礎(chǔ)上得到了全息理論的描述，那么量子引力的物理特征能夠在兩種理論的基礎(chǔ)上計(jì)算出來(lái)，而量子力學(xué)一個(gè)特別的關(guān)鍵性特征——量子纏繞必然在引力理論中得以呈現(xiàn)。

量子化的粒子纏繞不能得到單個(gè)的描述，它們形成了一個(gè)的量子整體，即使相互糾纏的粒子分離得很遠(yuǎn)也是如此。在量子力學(xué)體系中有一個(gè)被稱之為“糾纏熵”或纏繞度的測(cè)量方法，馬爾達(dá)塞納和阿兒瓊·巴格奇、儒庒尼爾·巴蘇、馬科斯·利格列爾進(jìn)行了共同合作，他們?cè)噲D證明“糾纏熵”在平直時(shí)空的量子引力和在低維度量子場(chǎng)理論中有同樣的值，馬爾達(dá)塞納解釋說(shuō)，計(jì)算證實(shí)了他們的理論假設(shè)和猜想，全息原理適合平直的空間。

維也納科技大學(xué)的馬科斯·利格列爾解釋說(shuō)，這是在我們的宇宙中產(chǎn)生一致性的有效證據(jù)，甚至可以在引力理論的基礎(chǔ)上分析量子信息和糾纏熵的問題。僅在幾年之前，這種不可思議的研究方式似乎是天方夜譚，合作研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在使用了一致性的理論工具，以檢測(cè)全息理論的有效性，檢驗(yàn)的結(jié)果給人留下了深刻的印象，這是一種可行的方法。然而，人們是否真的生活在一個(gè)全息化的宇宙？日益增加的證據(jù)說(shuō)明，人們所在的宇宙遵循了十分有效的一致性原理。

（編譯：2015-4-29）