宇宙是一个计算机程序吗？可以把宇宙放到一块硬盘上吗？

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M-理论还有一项相当神秘的预言，至今仍没有人理解，但可能在物理 学和哲学方面产生影响。而且这个结果让我们不得不问这样一个问题:宇宙是一幅全息图吗？






有没有一个“影子宇宙”，我们的身体以压缩的二维形式存在其 中？这就又提出了另一个同样令人不安的问题：宇宙是一个计算机程序吗？可以把宇宙放到一块硬盘上，供我们在闲暇之余播放吗？

现在，信用卡上、儿童博物馆中以及游乐园等地方都可以看到全息图。它们 的不寻常之处在于，它们可以在二维平面上再现完整的三维图像。一般情况下， 当我们看着一幅照片，然后转动我们的头部时，照片上的图像不会有变化。但全 息图不同。当我们看着一幅全息图，并移动我们的头部，我们发现图片在变化， 就像我们从窗户里或钥匙孔里看东西一样。





(全息图有可能最终使人生产出三维电视和电影。将来，也许我们会在自 己的起居室中一边休息，一边欣赏着墙上的屏幕，那上面展示着遥远地方的完整 的全息图像，看壁挂电视犹如从窗户里望着一片崭新的风景。另外，如果壁挂屏 幕做成筒状，把我们的起居室安排在它的当中，我们就会觉得仿佛来到了一个新 世界。无论我们朝哪里看，我们见到的都是这个新世界的三维图像，与真实世界 难辨真伪。）

全息图的实质，是它的二维平面包含了再现三维图像的所有信息。（在实 验室中制作全息图，是用激光照射感光片，并使光线与原有光源上发出的激光产 生干扰。两个光源的干扰产生出一个干涉图像，将形象“冻结”在二维感光 片上。）
有些宇宙学家推测，这也可能运用到宇宙本身，也可能我们就生活在全息图 中。这一奇特的猜测源自黑洞物理学。贝肯斯坦（Bekenstein)和霍金推测，黑洞 中包含的全部信息量与事件穹界的表面积（是球形的）成比例。这是个奇怪的 结论，因为通常一个物体中所存放的信息是与其体积成比例的。例如，一本书中 所存有的信息量是与这本书的大小，而不是与其封面的表面积成比例的。我们 凭直觉就知道，不能以封面来评判一本书。但这种直觉对黑洞不起作用:我们可 以从黑洞的表面了解它的全部。





我们可以不去理踩这一奇特的假说，因为黑洞本身就是一种怪异的东西，在 它们那里，正常的直觉都不起作用。然而，这个结果对M-理论也适用，而M-理 论可以对整个宇宙做出我们最好的描述。1997年，现在在普林斯顿的高等学术 研究所T作的胡安马尔达塞纳（Juan Maldacena)证明，弦理论可以推导出一种 新型的全息宇宙学说，引起了不小的轰动。





他从一个经常出现在弦理论和超引力理论中的五维“反德西特尔（anti-de Sitter)宇宙”着手。德西特尔（de Sitter)宇宙有一个正的宇宙常数，造成一个 加速膨胀中的宇宙。（我们记得，我们的宇宙当前最好的表示是德西特尔宇宙，具有一个宇宙常数以越来越快的速度>1务星系推开，反德西特尔宇宙则有一 个负的宇宙常数，因此会引向内爆）。马尔达塞纳证明，在这一个五维宇宙与它 的“边界”之间存在着对偶性，而这个“边界”则是个四维宇宙[16]。尤为奇怪的 是，任何生活在这个五维空间的生灵，从数学上说就等于生活在这个四维空间的 生灵。没有任何办法可以把它们区分开。





让我们做一个粗略的比喻,设想在鱼缸中游弋的金鱼。这些鱼认为它们的 鱼缸就等于全部现实世界。现在再设想，这些金鱼的二维全息图像被投射到了 鱼缸的表面。这一图像精确再现了原来的金鱼，只不过它们现在是平面的。鱼 缸中的鱼的每个动作都在鱼缸表面的平面图像中得到反映。在鱼缸中游动的鱼 和生活在鱼缸表面平面图像中的鱼都认为它们自己是真鱼，对方是幻象。两种 鱼都是活的，都像真鱼一样地活动。那么哪种说法是正确的？事实上两者都对, 因为它们在数学上是相等的，无法区分的。





使弦理论家们感到兴奋的是，五维反德西特尔空间是相对比较容易计算 的，而四维场论则是出了名的难以把握。（即使是在今天，经过了几十年的艰苦 努力，我们最强大的计算机仍然无法解出四维夸克模型，得出质子和中子的质 量。夸克方程本身相当容易理解，但是事实证明，在四个维度中解这些方程，以 便得出质子和中子的特性要比原来想象的困难。）其中一个目标，就是运用这一 奇异的对偶性来计算质子和中子的质量和特性。





这一全息对偶性还可以有一些实际用途，例如用來解决黑洞物理学中的信 息悖论。在四个维度中，要想证明我们把物体扔进黑洞之后信息并没有丢失，是 极度困难的但是这样一个空间是一个五维世界的对偶，在五维世界中，信息永 远不会丟失。人们希望，在四个维度中很难解决的问题（如信息难题、计算夸克 模型的质量等）最终可以在五个维度中解决，五个维度中的数学要简单些。而 且始终有这种可能:这个比喻实际上确实反映了真实世界，我们确实是作为全息 图像存在着。