全息原理 从黑洞熵的启示出发 传统观点认为，一个物理系统的熵（代表其微观状态的多少）应与其体积成正比。但1970年代，雅各布·贝肯斯坦和斯蒂芬·霍金发现黑洞具有熵，其大小与黑洞事件视界的 面积 成正比，而非黑洞内部的体积。这暗示了描述一个空间区域所需的信息，可能完全编码在该区域的边界上。这是全息原理最早的思想萌芽。 原理的核心表述 基于黑洞热力学的启发，杰拉德·特·胡夫特（1993）和伦纳德·萨斯坎德（1994）正式提出了全息原理的猜想： 一个空间区域内部的所有物理信息，可以被完全描述在该区域的边界表面上。 换言之，一个体积内的物理学，等价于其边界上的一种“影像”（全息图），边界上的自由度决定了内部的一切。这与全息照片（三维影像记录在二维胶片上）类似，故名“全息”。 AdS/CFT对偶：一个具体的实现 胡安·马尔达西那在1997年提出了一个精确的、实现全息原理的数学框架，称为 反德西特/共形场论对偶 。它指出： 一个包含引力的（d+1）维反德西特时空（AdS，一种具有负常曲率的时空）中的物理。 完全等价于其d维边界上的一个 没有引力的 共形场论（CFT，一种特殊的量子场论）。 这是一种“强弱对偶”：当引力理论侧难以计算时，可以转为计算边界上更易处理的量子场论。这为研究量子引力提供了一个强有力的工具。 原理的深远内涵与未解问题 全息原理强烈暗示，我们感知的三维空间及其内部的引力，可能是一种从更基本的、低维的、非引力的量子理论中“涌现”出来的现象。它挑战了时空是基本概念的观念，认为时空和引力可能是衍生品。然而，全息原理目前最坚实的实现（AdS/CFT）描述的是特殊时空，如何将其推广到像我们所在的 加速膨胀的宇宙 （近似于德西特时空）中，是当前研究的核心难题之一。