宇宙“作为意志与表象的世界”

我们所在的宇宙是否是一个由二维全息图像揭示的世界？假如全息信息图像的集合表明了物质的实在性，那么对宇宙的描述也许比人们的想象简单得多，仅需更少的时空维度。物理数学家通过一种计算模式显示，数学技巧不仅是主要的描述宇宙物理特征的工具，而且它表现了宇宙物质和时空的基本性质。没有多少人怀疑，我们的宇宙空间由三个维度、宇宙时间由一个维度组成，宇宙时空由四个维度组成，然而，四维度宇宙是否是人们看到的真实世界？

过去的二十年，理论物理学的研究取得了丰富成果，挑战了四维宇宙时空的信条。全息宇宙原理确定了数学的可能性，我们的宇宙比思维的“表象世界”少了一个维度。三维或四维的宇宙在巨大的宇宙视界层面也许由二维的时空构成。直到现在，宇宙全息原理仅在负弯曲效应的奇异空间得到研究，新奇的理论视角激发了科学家研究数学和物理学的热情和兴趣，然而，负弯曲空间与我们可观测的宇宙空间非常不同。

维也纳科技大学科学家的研究成果支持了全息原理的主要观点，全息原理甚至适用于平坦的宇宙时空形态。人们从信用卡和银行支票的使用了解到一些全息图像的概念，全息时空仅含有两个空间维度，却展示了三个空间维度的实在性物体，我们的宇宙也许有全息时空维度的特征。维也纳科技大学的研究员丹尼尔·格吕米耶解释说，1997年，物理学家胡安·马尔达塞纳提出了一个独特的见解，引力理论和量子场理论存在一致性的关联，引力理论表现为弯曲的反德西特空间，量子场理论相应地缺少一个空间的维度。

科学家用三维空间理论描述了引力现象，量子化的粒子行为则以二维空间理论进行计算，两种计算的结果相互映射，高度的一致性令人感到吃惊，好似人们从天文学教科书找到的方程式应用在CD音像碟片的修理。一致性的物理方法十分成功，直到目前为止，数万篇在学术杂志公开发表的论文涉及到马尔达塞纳研究的“AdS-CFT-一致性”。全息理论在平直空间的一致性对于理论物理学十分重要，但这种一致性似乎与我们的宇宙没有多少关联。

显而易见，我们不会生活在一个奇特的反德西特空间，十分奇特的性质被数学家定义为负曲率空间，任何物体假如以直线的方式抛过去，它们最终将会反弹回来，人们观测不到这种任性的宇宙，相反，我们的宇宙在超大尺度上显得相当平直，时空的数学曲率为正数。马尔达塞纳怀疑“一致性原理”是否适合我们的真实世界，为了检测猜测或假说性的原理，建立引力理论是必要的，然而，引力理论不要求奇异反德西特空间的存在，它只适合平直的宇宙空间。

三年以来，马尔达塞纳和维也纳科技大学的同事一直在研究一致性的原理，爱丁堡大学、哈佛大学、位于普纳的印度科学和教育研究所（IISER）、麻省理工、京都大学等组成了合作研究团队，马尔达塞纳和印度、日本的同事在《物理学评论杂志》发表了一篇论文，首次证实了“一致性原理”在平直空间的有效性，马尔达塞纳解释说，如果平直空间的量子引力在标准量子理论的基础上得到了全息理论的描述，那么量子引力的物理特征能够在两种理论的基础上计算出来，而量子力学一个特别的关键性特征——量子缠绕必然在引力理论中得以呈现。

量子化的粒子缠绕不能得到单个的描述，它们形成了一个的量子整体，即使相互纠缠的粒子分离得很远也是如此。在量子力学体系中有一个被称之为“纠缠熵”或缠绕度的测量方法，马尔达塞纳和阿儿琼·巴格奇、儒庒尼尔·巴苏、马科斯·利格列尔进行了共同合作，他们试图证明“纠缠熵”在平直时空的量子引力和在低维度量子场理论中有同样的值，马尔达塞纳解释说，计算证实了他们的理论假设和猜想，全息原理适合平直的空间。

维也纳科技大学的马科斯·利格列尔解释说，这是在我们的宇宙中产生一致性的有效证据，甚至可以在引力理论的基础上分析量子信息和纠缠熵的问题。仅在几年之前，这种不可思议的研究方式似乎是天方夜谭，合作研究团队现在使用了一致性的理论工具，以检测全息理论的有效性，检验的结果给人留下了深刻的印象，这是一种可行的方法。然而，人们是否真的生活在一个全息化的宇宙？日益增加的证据说明，人们所在的宇宙遵循了十分有效的一致性原理。

（编译：2015-4-29）

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