全息原理表明三维空间的信息可完全由二维边界表达，引力与量子力学由此统一，揭示真实世界或由量子信息涌现而成。
在过去30年的理论物理学研究中，全息原理成为了最深刻的物理猜想之一。这一理论提出了一种颠覆直觉的观点：任何三维空间里发生的一切，都可以通过测量其二维表面完全破解。这就像不需要做脑部扫描，仅凭拍摄大脑表面照片，就能精确重建内部的每一个神经元与血管。
这种奇特的设想源自引力的特殊性质。加拿大边界理论物理研究所的Laurent Freidel指出，引力与电磁力不同。电磁力包含正负电荷，两者会相互抵消，因此从表面观察无法确定内部电荷的具体排列。但引力只有正质量，质量会导致时空弯曲，因此通过表面弯曲程度就能唯一推断内部结构。
1970年代，Stephen Hawking与Jacob Bekenstein在计算黑洞熵时发现，黑洞包含的信息量并不取决于其体积，而是与表面积成正比。1990年代，斯坦福大学的Leonard Susskind以及Gerard ’t Hooft等物理学家据此提出，黑洞本质上就是一个全息图。爱丁堡大学希格斯理论物理中心的Latham Boyle虽然对此提出不同看法，认为这可能源于量子纠缠熵与粒子熵的区别，但全息原理的数学基础很快得到了更坚实的支撑。
1990年代末，物理学家提出了AdS/CFT对偶关系。该理论表明，在一个弯曲的反德西特空间内部，引力掌控的三维世界与在其边界上由量子力学主导的二维世界在数学上完全等价。清华大学的Bartek Czech与布兰迪斯大学的Brian Swingle等研究者指出，这打破了引力与量子力学不可调和的传统认知，证明两者其实是在用不同语言描述同一种现象。
虽然我们真实居住的宇宙是一个向外膨胀的德西特空间，没有固定的物理边界，但许多物理学家认为全息原理依然适用。弗吉尼亚理工大学的Charles Cao与东北大学的Ning Bao等学者提出，我们感知的空间可能是由量子比特相互纠缠涌现出来的。就像三维游戏里的建筑与树木本质上只是平面屏幕上闪烁的像素，空间距离可能只是量子比特之间缺乏相互作用的表现。
宾夕法尼亚大学的Vijay Balasubramanian总结了关于现实本质的三种可能：要么二维量子表面是唯一的真实，三维空间只是幻觉，要么三维空间是真实的，全息只是数学巧合，抑或两者都非本质，背后隐藏着某种更新的物理定律。甚至有理论认为，时空可能源于一个零维的量子点。正如Niels Bohr曾提倡的探索精神，这种颠覆传统的极简设想，或许正是破解宇宙终极奥秘的关键所在。
原文：https://www.quantamagazine.org/gravity-seems-holographic-what-does-that-mean-for-reality-20260925/