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摘要：那就好了，除了我们生活在一个动态的时空中，宇宙不断增长，而且这个边界总是在变化——这在目前的理论中处理得不是很好。即使AdS-CFT链接在解决量子引力方面证明是卓有成效的，如果我们能够找到一种...来应对挑战，并使这项技术与我们生活的宇宙相关，那并不意味着我们实际上生活在全息图中。如果全息原理对解决问题有用，那并不一定意味着我们生活在全息图中。
Paul Sutter是俄亥俄州立大学的天体物理学家和COSI科学中心的首席科学家。萨特还是“问一个太空人”和“太空广播”的主持人，并领导世界各地的太空旅行。萨特将这篇文章贡献给了空间专家之声：评论与洞察。
在20世纪90年代末，理论物理学家发现了理论物理学中两个看似不相关的概念之间的显著联系。这种联系几乎是不可思议的技术性的，但它可能会对我们对引力甚至宇宙的理解产生深远的影响。
为了说明这种联系，我们将从——所有地方——一个黑洞开始。研究人员发现，当一点信息进入黑洞时，它的表面积增加了非常精确的数量：普朗克长度的平方（相当于一个非常小的1.6×10^-35米的边）。[我们生活在二维全息图中吗？激光“全息仪”实验（图库）
的照片乍一看，当物质或能量落入黑洞时，黑洞变大似乎并没有那么有趣，但令人惊讶的是，正是表面积，而不是体积，与不光彩的信息成正比地增长，这与大多数其他实验完全不同宇宙中已知的物体。对于我们所熟悉的大多数物体，如果它“消耗”了一点信息，它的体积将增加一个单位，表面积只增加一小部分。但有了黑洞，情况就逆转了。就好像信息不在黑洞内部，而是粘在它的表面上。
因此，一个黑洞，一个在我们的三维宇宙中完全三维的物体，完全可以用它的二维表面来表示。全息图就是这样工作的。
一个黑河图一个全息图是一个使用较少维度的系统的表示，这个系统仍然可以包含原始系统的所有信息。例如，我们生活在三维空间中。当你摆姿势 ... 时，相机会记录下你脸部的二维图像，但它并不能捕捉到所有的信息；当你稍后检查你的作品并选择滤镜时，你就不能看到你的后脑，例如，无论你如何旋转图片。
记录全息图都能保存所有的信息这些信息。即使它是一个二维的表示，你仍然可以从所有三维的角度来观察它。
将黑洞描述为全息图，这可能为所谓的黑洞信息悖论提供了一个解决方案，即当物质被黑洞消耗时，信息会流向何处。但这是另一篇文章的主题。黑洞作为全息图的概念也是一个很好的例子，在我们进行大跳跃的时候，它会一直留在你的脑海中——考虑整个宇宙。[宇宙中最奇怪的黑洞]
生活在的边界上我在这篇文章开头调侃过的看似不相关的物理分支之间的对应关系是全息技术的另一个应用，它的名字叫做AdS CFT。
AdS的意思是“反德西特”是爱因斯坦广义相对论的一个特殊解，描述了一个具有负空间曲率的完全空宇宙。这是一个相当无聊的宇宙：它不包含任何物质或能量，平行线最终会由于潜在的几何学而发散。虽然它可能无法描述我们所生活的宇宙，但它至少是某种宇宙，所以这是一个开始——这个宇宙的平淡模型具有必要的数学性质，使理论家需要联系。
对应的另一面是一个称为共形场理论的框架。理论物理学中的场论是很糟糕的；科学家们用它们来敲打许多量子钉，用来描述自然界四种力中的三种。电磁学、强核力和弱核力都有场论描述，在过去的半个世纪里，我们在使用它们方面已经有了很多实践。
现在我们已经给出了定义，让我们深入研究一下为什么这种联系如此重要。
说你正试图解决困难的问题，像量子引力，使用弦理论，这是一个试图解释宇宙中所有的基本力量和粒子的微小振动弦。这是一个很难解决的问题，事实上，尽管几十年来一直在努力，但没有人找到解决的办法。AdS-CFT通信告诉我们，也许可以使用全息技术来拯救我们这个头疼的世界。
而不是试图在我们的三维宇宙中找出量子引力，AdS-CFT允许我们切换到宇宙边界的一个等价问题，即a）只有二维，和b）不包含重力。
没错：边界上没有重力。弦理论中几乎不可能破解的数学被一组极其困难的场论方程所取代。然后，你就可以在那里找到解决问题的 ... ，而不受任何讨厌的重力的阻碍，把你的解决方案传送回正常的三维宇宙并进行预测。
在那条捷径上没有那么快这听起来是一个很好的主意，一种通过绕开引力机制来欺骗大自然的 ... 。它可能是解决量子引力的一个很好的 ... 。但从现在起，有一些捕获。首先，我们不生活在一个反德西特的宇宙中。我们的宇宙充满了物质、辐射和暗能量，几何学几乎完全平坦。在我们真实的宇宙中是否有类似的对应关系？或许，理论家们正在努力寻找它。
其次，AdS-CFT对应的“边界”是宇宙学视界——我们在可观测宇宙中所能看到的极限。那就好了，除了我们生活在一个动态的时空中，宇宙不断增长，而且这个边界总是在变化——这在目前的理论中处理得不是很好。
最后，当你从一个完全描述的反德西特宇宙跃迁到一个更简单的边界模型，其中保角场理论适用时，新的方程组仅在原则上是可解的。它们仍然是——而且经常是——难以解决的幻想、邪恶、可怕、令人心碎的问题。所以，仅仅因为你短路了重力并不意味着你已经摆脱了杂草。
生活在全息图中，那么我们生活在全息图中吗？即使AdS-CFT链接在解决量子引力方面证明是卓有成效的，如果我们能够找到一种 ... 来应对挑战，并使这项技术与我们生活的宇宙相关，那并不意味着我们实际上生活在全息图中。从“AdS-CFT提供了一种解决引力问题的简便 ... ”跳到“我们的宇宙在三维空间中具有引力是一种错觉，我们实际上生活在一个没有引力的二维边界中。”
是一种数学发明，尽管它可能很方便，并不一定要求我们对现实的基本性质有自己的看法。如果全息原理对解决问题有用，那并不一定意味着我们生活在全息图中。即使我们真的生活在全息图中，我们也不一定能分辨出两者之间的区别在Ask A Spaceman播客上，可在iTunes和网站://Ask A Spaceman上找到。感谢@kulayemnazurun和Andrew B.提出的问题！使用AskASpaceman在Twitter上提问，或者关注Paul@PaulMattSutter和 ... /PaulMattSutter。
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