在我近十年前作为物理记者的头几个月里，我不断碰到一串难以理解的字符：AdS/CFT。对此我感到相当害怕，决定忽视它。但我无法一直把头埋在沙子里。不久后我了解到这些字符是重力与量子力学这两个看似不和谐的世界之间令人惊讶的联系的缩写。更让人感到奇怪的是，这种“反德西特/共形场论”对应关系暗示重力消除了体积和面积之间的区分。这个更广泛的概念被称为全息原理，现在对我而言，它是过去30年理论物理中最深刻的提议。理论物理学家们往往用脚投票，而AdS/CFT引发了一场狂潮。1990年代末主题的三篇基础论文获得了数万次引用，使其成为数字时代最被广泛引用的理论物理作品。在我与研究全息学的物理学家的访谈中，他们常常显得真正震惊，连用“神奇”和“奇迹”这样的词来形容它。而全息学为物理学最著名的难题提供了被广泛接受的答案，这无疑是锦上添花的：与斯蒂芬·霍金的观点相反，黑洞并不是无法逃脱的监狱。但即使在报道了无数全息学的发展并与参与研究的物理学家进行了无数次交流后，我依然感到困惑。我听说全息学暗示重力和量子力学是一回事，并且空间可能是一种幻觉。我也听说过有人将全息学既描述为数学事实，又描述为一种猜想的幻想。因此，我试图在这些疯狂的想法之间进行三角测量，弄清楚全息原理究竟对我们的宇宙意味着什么。证据在任何空间区域内放置一个框（实际上是时空，但我将在整篇文章中忽略时间，以便于可视化，正如物理学家们常常所做的）。全息原理声明，无论里面发生什么——从气体分子飞舞到黑洞碰撞——你都可以通过不断测量表面上的点来解读框内的所有内容。稍作反思这个主张是多么离谱。你根本看不到框内的任何东西。尽管如此，全息学却说你可以在没有任何内部访问的情况下完全了解框内的每一个地方发生的事情。仅仅观察表面就足够了。从这个意义上讲，填满一个框的物质的多少就等同于覆盖它的油漆的多少。这违反了逻辑和几何。它要求我们抹去平方米和立方米之间的分类差异。它让我想起全息图像似乎具有深度，尽管它们是平面的，除了全息图中的鸟与真实的鸟相同。来自中国清华大学的理论物理学家巴尔特克·切赫通过将该原理与大脑的CT扫描进行比较，强调了该原理的威力，CT扫描利用X射线查看器官内部，并从数百到数千个横截面图像重建它。全息学意味着你可以做到这一点——三维重建每一个褶皱、血管和神经元——而无须实际查看内部。仅仅拍摄大脑的表面就足够了。为什么有人会考虑如此牵强的概念？它根植于思想实验和数学，似乎追溯到一个力量：“重力的奇迹，”切赫说。科学家们已经知道了一个多世纪，重力不同于其他力。想象一个装满电荷的盒子，代表其他基本力之一，即电磁力。盒子里的物质由电荷及其产生的电场组成，这个电场同样通过外表面。仅仅通过观察表面，你就会遇到问题，难以推断出是什么排列的电荷产生了该电场。由于正电荷会中和负电荷，不同的排列可能看起来相同。如果你观察不到电场，这可能意味着盒子内部没有电荷——或者可能意味着正电荷的效应完全阻止了负电荷的效应。从表面上你无法分辨。因此，在重力中，质量充当电荷的角色。它在其周围弯曲时空，并且始终为正。没有负质量，因此您总是能够通过观察盒子表面的时空扭曲推断出其中物质的实际排列。“直观上，这就是全息学的合理性所在，”在加拿大滑铁卢的理论物理研究所研究量子引力的物理学家洛朗·弗里德尔说。但全息学真正确实只有在考虑量子力学的复杂细节之后才开始发挥作用。最初的线索出现在1970年代，当时雅各布·贝肯斯坦和斯蒂芬·霍金计算了黑洞的熵——通常是一个度量。