从黑洞信息悖论到全息宇宙

我们生活在一个具有三维空间和一维时间的宇宙中。令人吃惊的是，我们的四维时空可以用更低一维的时空来描述，就像一个从无限远的表面投射出来的全息图。

全息原理源于许多微妙的线索，这些线索是在几十年的宇宙理论探索中发现的。故事要从黑洞讲起，雅各布·贝肯斯坦推导了一个描述黑洞熵的方程，黑洞的熵代表了曾经落入其中的所有事物的量子信息量。贝肯斯坦界代表了任何空间的最大可能的熵，奇怪的是，这个最大值与空间的表面积成正比，而不是它的体积。

史蒂芬·霍金通过计算黑洞在霍金辐射中蒸发时泄露的信息量，证实了贝肯斯坦界。他对霍金辐射的发现导致了黑洞信息悖论，因为这种辐射被认为会抹去掉入黑洞的所有东西的量子信息。破坏量子信息将打破量子力学的基础，因此出现了悖论。

这个难题启发了杰拉德特·胡夫特，他提出，所有落入黑洞的物质信息都可以在霍金辐射中留下印记。当它等待被辐射时，这些信息应该被编码在黑洞的视界上。这是个很好的解决方案，但也出现了新的悖论。落入黑洞的事物确实会穿越事件视界进入黑洞，从外部观察者的角度来看，它的信息在表面被“涂成”了2维，但从黑洞内的观察者来看，信息肯定是在黑洞内以三维形式逐渐掉入奇点。这是人们第一次瞥见全息时空：一个二维表面，编码了三维的特性。

AdS/CFT对偶找到了全息原理对应的弦理论实现。