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世界是一張全息圖

   2012-03-17 網(wǎng)絡(luò)佚名6610
導(dǎo)讀

如果你問別人物理世界是由什麼構(gòu)成的,他很也許告訴你是物質(zhì)和能量。但只要我們?cè)诰學(xué)過一點(diǎn)工程、生物和物理的話,就知道信息同樣是

如果你問旁人物理世界是由什么組成的,他很也許告知你是“物質(zhì)和能量”。但只要我們學(xué)過一點(diǎn)工程、生物和物理的話,就知道信息同樣是一個(gè)不可或缺的組成部分。只給汽車廠的機(jī)器人金屬和塑料,它們不也許做出任何有用的東西,只有給它們下達(dá)如何焊接的指令它們才能組裝出汽車。我們軀體細(xì)胞中的核糖體擁有阿米諾酸組建模塊和ATP合成為ADP過程中開釋的能量,但如果沒有細(xì)胞核中DNA所攜帶的信息,同樣無法合成任何蛋白質(zhì)。類似地,一個(gè)世紀(jì)以來物理學(xué)的進(jìn)展告知我們,信息在物理系統(tǒng)和物理過程中起著關(guān)鍵的作用。實(shí)際上,現(xiàn)在就有一個(gè)學(xué)派認(rèn)為物理世界是由信息組成的,它的創(chuàng)始人是美國普林斯頓大學(xué)的John A. Wheeler。該理論認(rèn)為信息才是最重要的,物質(zhì)和能量只是是附屬物便了。

      這種看法引發(fā)了對(duì)許多古舊問題的重新審察。硬盤之類存儲(chǔ)設(shè)備的信息存儲(chǔ)容量獲得了飛速發(fā)展。如此的進(jìn)展什么時(shí)候會(huì)終止?一個(gè)重量小于1克,體積小于1立方厘米(這大約是計(jì)算機(jī)芯片的尺寸)的設(shè)備的終極信息存儲(chǔ)容量是多少?描述整個(gè)宇宙需要多少信息?這種描述能被裝入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中嗎?我們確實(shí)能象William Blake說的那樣“透過一粒沙看世界”嗎?抑或這種說法只只是是詩人的狂想.

     全息值得注重的是,近期理論物理學(xué)的進(jìn)展解答了上面的部分問題,而這些回復(fù)很有也許是找到客觀的最終理論的重要線索。通過研究黑洞的那些神秘特征,物理學(xué)家已經(jīng)推導(dǎo)出了某一部分空間或一定量的物質(zhì)和能量所能包含信息量的絕對(duì)限度。相關(guān)的研究結(jié)果表明,我們?cè)诰的宇宙也許並不是一個(gè)我們?cè)诰所認(rèn)爲(wèi)的那種三維空間,它很有也許是某種“寫”在二維外表上的全息圖形。我們對(duì)日常世界的三維認(rèn)知要么是一種玄奧的幻覺,要么就是觀照現(xiàn)實(shí)的兩種方法之一便了。一粒沙也許不能包含整個(gè)宇宙,但是一個(gè)平板顯示器卻有也許做到。 兩種熵正統(tǒng)信息論的創(chuàng)始人是美國應(yīng)用數(shù)學(xué)家香農(nóng)。他于1948年發(fā)表了一系列開創(chuàng)性的論文,所引入的熵這一概念現(xiàn)在被廣泛用于信息的度量。長(zhǎng)久以來,熵就是熱力學(xué)(研究熱的一個(gè)物理學(xué)分支)的中心概念。熱力學(xué)中的熵通常被用于表征一個(gè)物理系統(tǒng)的無序程度。1877年,奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼提出了一種更為精確的描述:一團(tuán)物質(zhì)在保全宏觀特征靜止的情況下,其中所包含的粒子所有也許具有的不同微觀狀態(tài)數(shù)就是熵。例如,關(guān)于包圍你的室內(nèi)空氣而言,就可以計(jì)算單個(gè)空氣分子所有也許的分布方法及其所有也許的運(yùn)動(dòng)方法。

 

      當(dāng)香農(nóng)設(shè)法量化一條消息中的信息時(shí),他自然而然地得出了一條和玻爾茲曼一樣的公式。一條消息的香農(nóng)熵就是編碼這條消息所需二進(jìn)制位即比特的個(gè)數(shù)。香農(nóng)熵并不能告知我們一條消息的價(jià)值,因?yàn)楹笳咭o取決于上下文。然而作為對(duì)信息量的一種客觀度量,香農(nóng)熵依然在科學(xué)技術(shù)中獲得了廣泛的應(yīng)用。例如,任一現(xiàn)代通信設(shè)施——蜂窩電話、調(diào)制解調(diào)器、CD播放器等等——的設(shè)計(jì)都離不開香農(nóng)熵。

 

      從概念上來說,熱力學(xué)熵和香農(nóng)熵是等價(jià)的:玻爾茲曼熵所代表的不同組成方法的數(shù)目反映了為實(shí)現(xiàn)某種特定組成方法所必須知道的香農(nóng)信息量。但這兩種熵依然存在著某些渺小的差別。第一,一名化學(xué)家或制冷工程師所使用的熱力學(xué)熵的表達(dá)單位是能量除以溫度,而通信工程師所使用的香農(nóng)熵則表達(dá)為比特?cái)?shù),后者在實(shí)質(zhì)上是無單位的。這一差別完全屬于習(xí)慣問題。

 

      即使采用同樣的表達(dá)單位,兩種熵值的量級(jí)還存在著巨大的差異。例如,帶有1G數(shù)據(jù)的硅片的香農(nóng)熵約為10*10個(gè)比特(1個(gè)字節(jié)等同8個(gè)比特),這比該芯片的熱力學(xué)熵可小多了,后者在室溫下的取值約為10*23比特。這種差異來源于兩種熵在計(jì)算時(shí)所考慮的不同自由度。自由度指的是某一可變化的量,例如表達(dá)一個(gè)粒子位置或速度重量的座標(biāo)。上述芯片的香農(nóng)熵關(guān)懷的只是蝕刻在硅晶上所有晶體管的狀態(tài)。晶體管終因此開依然關(guān);它要么為0,要么為1,是單一的二進(jìn)制自由度。熱力學(xué)熵則不同,它取決于每一個(gè)晶體管所包含的數(shù)十億計(jì)的原子(以及圍繞它們的電子)的狀態(tài)。隨著小型化工藝的發(fā)展,沒多久的將來我們就能用一個(gè)原子來存儲(chǔ)一比特的信息,到那時(shí),微芯片的香農(nóng)熵將在量級(jí)上迫近其材料的熱力學(xué)熵。當(dāng)用同樣的自由度計(jì)算這兩種熵時(shí),它們將是完全雷同的。

 

      那么自由度是否存在極限?原子由原子核和電子組成,原子核又由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子又由夸克組成。今天有許多物理學(xué)家認(rèn)為電子和夸克只是是超弦的激發(fā)態(tài)便了,他們認(rèn)為超弦才是最基本的實(shí)體。然而一個(gè)世紀(jì)以來物理學(xué)的興衰變遷告知我們不能如此武斷。宇宙的結(jié)構(gòu)層次有也許比今天的物理學(xué)所夢(mèng)想的還要多得多。

 

      不知道一團(tuán)物質(zhì)的終極組成部分或其最深層次的結(jié)構(gòu),我們就無法計(jì)算其終極信息容量,同樣也無法計(jì)算其熱力學(xué)熵。我把這種最深的結(jié)構(gòu)層次稱為第X層。(這種不確定的描述在實(shí)際的熱力學(xué)分析中毫無問題,例如當(dāng)我們分析一個(gè)汽車引擎,原子中的夸克就可以被疏忽掉,因?yàn)樵谝嫒绱艘环N相對(duì)和氣的環(huán)境下,它們是不也許轉(zhuǎn)變狀態(tài)的。)比照微型化技術(shù)目前如此快的發(fā)展速度,我們可以心想將來某日夸克能被用來存儲(chǔ)信息,也許是一個(gè)夸克一比特。到那時(shí)一立方厘米能存儲(chǔ)多少信息?假如我們能進(jìn)一步使用超弦或者更深層次的結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)信息呢?令人震驚的是,近30年來引力物理學(xué)土地的成果對(duì)這些看似深?yuàn)W的問題提供了一些明確的答案。

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黑洞熱力學(xué)

      這些成果的一個(gè)中心角色就是黑洞。黑洞是廣義相對(duì)論(愛因斯坦1915年提出的引力幾何理論)的產(chǎn)物。依據(jù)這一理論,引力來源于時(shí)空的扭曲,它使得物體產(chǎn)生移動(dòng),就像有一個(gè)力在推動(dòng)一樣。與之可逆的是,物質(zhì)和能量的存在導(dǎo)致了時(shí)空的扭曲。依據(jù)愛因斯坦的方程式,一團(tuán)足夠致密的物質(zhì)或能量能將時(shí)空曲折到撕裂的頂點(diǎn)程度,這時(shí)黑洞就形成了。至少在經(jīng)典(非量子的)物理學(xué)范疇內(nèi),相對(duì)論決定了任何進(jìn)入黑洞的物質(zhì)都無法再從中逃脫。那個(gè)有去無回的點(diǎn)被稱為黑洞的視界。在最簡(jiǎn)單的情況下,視界是一個(gè)球面,黑洞越大,那個(gè)球體的外表積就越大。

 

      要探究黑洞內(nèi)部是不也許的。沒有任何的確的信息能穿過視界逃離到外部世界中。然而,在進(jìn)入黑洞并永久消失之前,一團(tuán)物質(zhì)依然能留下一些線索的。它的能量(比照愛因斯坦方程E=mc*2,可以將任意質(zhì)量換算成能量)將靜止地反映為黑洞質(zhì)量的增量。如果在被黑洞捕捉前它正在圍繞黑洞旋轉(zhuǎn),那么它的角動(dòng)量將被加到黑洞的角動(dòng)量之中。黑洞的質(zhì)量和角動(dòng)量都可以通過黑洞對(duì)周圍時(shí)空的作用而獲得測(cè)量。如此,黑洞也遵守能量和角動(dòng)量守恒準(zhǔn)則。但另一個(gè)基本定律,即熱力學(xué)第二定律,看起來是被破壞了。

 

      熱力學(xué)第二定律是對(duì)慣常觀測(cè)現(xiàn)象的一個(gè)總結(jié):自然界中絕大部分過程基本上不可逆的。茶杯從桌上摔碎后,沒有人看到碎片自己按原路蹦回又組成一只完整的杯子。熱力學(xué)第二定律禁止這些逆過程的產(chǎn)生。它指出,孤立系統(tǒng)的熵短暫不也許減少;熵最多保全靜止,大部分情況下,熵值是增加的。這條定律是物理化學(xué)和工程學(xué)的核心;它被認(rèn)為是對(duì)物理學(xué)之外其他土地產(chǎn)生妨礙最多的一條定律。

 

      就像Wheeler第一指出的那樣,當(dāng)物質(zhì)消失于黑洞時(shí),它的熵似乎永久消失了,熱力學(xué)第二定律這時(shí)看起來也失效了。解決這一謎題的線索第一出現(xiàn)于1970年。Demetrious Christodoulou(當(dāng)初他在普林斯頓大學(xué)做Wheeler的研究生)和英國劍橋大學(xué)的Stephen W. Hawking(霍金)各自獨(dú)立證明白,在多種不同的過程中(例如黑洞的合并等),最后的視界總外表積不也許減少。通過將這一性質(zhì)和熵值趨向于增加的特征相類比,我于1972年提出了黑洞熵值正比于其視界外表積的理論。依據(jù)我的推測(cè),物質(zhì)落入黑洞后,黑洞熵值的增加總能補(bǔ)償或者過補(bǔ)償該物質(zhì)所“損失”的熵。更廣泛地來說,黑洞的熵值及其外頭的一般熵值之和短暫不也許變小。這就是廣義第二定律(簡(jiǎn)稱GSL)。

 

      GSL差不多通過了大批嚴(yán)格(如果僅從理論上來看的話)的驗(yàn)證。當(dāng)一顆恒星坍塌稱為一個(gè)黑洞時(shí),黑洞的熵值將大大超過該恒星的熵值。1974年霍金證明白黑洞必定會(huì)通過一個(gè)量子過程開釋我們現(xiàn)今稱之為霍金輻射的熱輻射。關(guān)于這種現(xiàn)象(黑洞的質(zhì)量及其視界外表積都減少了),Christodoulou-Hawking定理就失效了,然而GSL卻能適用:黑洞散發(fā)出去的熵值超過了其自己熵值的減少,因此GSL仍然成立。1986年,美國雪城大學(xué)的Rafael D. Sorkin研究了視界在阻止黑洞內(nèi)部信息妨礙外部事件時(shí)起到的作用,他因此得出結(jié)論:關(guān)于黑洞產(chǎn)生的任何也許的過程,GSL(或與之非常類似的理論)必定是成立的。他的深入研究明確指出,無論X取值多少,GSL中的熵對(duì)層次X基本上成立的。

 

      霍金對(duì)輻射過程的處置使他獲得了黑洞熵值和視界外表積之間的比例關(guān)系:黑洞的熵值恰恰是比照普朗克外表積丈量的視界外表積的1/4。(普朗克長(zhǎng)度,約為10*-33厘米,是萬有引力和量子理論中的基本長(zhǎng)度單位。普朗克外表積即它的平方。)即使是從熱力學(xué)熵的角度來看,那個(gè)值也是非常巨大的。一個(gè)直徑為1厘米的黑洞的熵值約為10*66比特,這大體和一個(gè)邊長(zhǎng)為100億公里的立方水柱所含的熱力學(xué)熵相當(dāng)。
 


世界是一張全息圖

       GSL讓我們有也許為任何孤立的物理系統(tǒng)設(shè)定信息容量的限度。這些限度關(guān)于直到X層的任何結(jié)構(gòu)層次都將成立。1980年我結(jié)束研究第一個(gè)如此的界。它被稱為通用熵界,它確定了特定尺寸特定質(zhì)量的物質(zhì)所能包含信息量的界限。美國斯坦福大學(xué)的Leonard Susskind于1995年提出了一個(gè)與之相關(guān)的稱為全息界的概念。它確定了占據(jù)一定空間體積的物質(zhì)或能量所能包含信息量的界限。

 

      在研究全息界的過程中,Susskind考察的是一團(tuán)近乎球體的孤立物質(zhì),它並非黑洞,而是被緊密地裝入到一個(gè)外表積爲(wèi)A的外表中。如果該物質(zhì)能坍塌爲(wèi)黑洞,則最終形成的黑洞的視界外表積將小于A。這樣黑洞熵將小于A/4。比照GSL,該系統(tǒng)的熵不能減少,因而物質(zhì)的初始熵不能大于A/4。這樣我們?cè)诰就可以得出結(jié)論:邊界外表積爲(wèi)A的孤立物理系統(tǒng)的熵值必定小于A/4。然而如果該物質(zhì)無法自行坍塌又如何呢?我在2000年證明白,一個(gè)小的黑洞可以將一個(gè)和Susskind論證過程中那個(gè)沒什麼大區(qū)別的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變爲(wèi)黑洞。因而這個(gè)界是獨(dú)立于系統(tǒng)的組成或者層次X的特征的。它僅僅依賴于GSL。

 

      現(xiàn)在我們可以回復(fù)某些關(guān)于信息存儲(chǔ)量最后限度的深?yuàn)W問題了。一個(gè)直徑為1厘米的裝置理論上可以存儲(chǔ)高達(dá)10*66比特的信息量,這但是一個(gè)令人難以置信的數(shù)量?梢姷挠钪孀钌侔10*100比特的熵,理論上可將之裝入到一個(gè)直徑為非常之一光年的球體之中。要估計(jì)宇宙的熵很困難,然而關(guān)于特別大的數(shù)值,例如一個(gè)差一點(diǎn)與宇宙自己一樣大小的球體,則是完全可行的。

 

      但是全息界的另一方面卻真正讓人大吃一驚。就是說,最大也許的熵值取決于疆界面積而不是體積。讓我們心想將計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片堆成一個(gè)大堆。晶體管的數(shù)目(即總的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量)隨著堆體積的增加而增大。所有芯片的熱力學(xué)熵之和也同樣增大。然而值得注重的是,這堆芯片所占據(jù)空間的理論終極信息容量偏偏隨外表積的增加而增加。因?yàn)轶w積的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于外表積的增長(zhǎng),到某一程度,所有芯片的熵值之和將超過全息界?雌饋頍o論是GSL依然我們通常意義上的熵和信息容量都失效了。實(shí)際的情況上,真正失效的是堆疊過程自己:在上述情況出現(xiàn)之前,它就將因?yàn)樽约旱囊Χ⑿纬梢粋(gè)黑洞。在此之后每增加一個(gè)芯片都將增大黑洞的質(zhì)量和外表積,但這都將遵循GSL。

 

      如果全息原理(由諾貝爾得主、荷蘭烏得勒支大學(xué)的Gerarad't Hooft于1993年提出,并獲得了Susskind的進(jìn)一步闡述)是準(zhǔn)確的話,信息容量取決于外表積這一令人震驚的結(jié)論就將獲得自然的解說。在日常世界里,全息圖形是一種特殊的膠片,當(dāng)用合適的方法將它曝光時(shí),它就將產(chǎn)生一個(gè)真正3維的影像。描述3維圖景的所有信息都被編碼到2維膠片上的明暗相間的圖樣上。用那個(gè)膠片隨時(shí)都可以復(fù)現(xiàn)該3維圖景。全息原理指出,這一視覺魔術(shù)的原理可以類推到對(duì)任何一個(gè)占據(jù)3維區(qū)域的系統(tǒng)的所有物理學(xué)描述之中,另一個(gè)在該區(qū)域的2維疆界上界說的物理學(xué)理論能完全描述該3維區(qū)域的物理學(xué)。如果一個(gè)3維系統(tǒng)能被運(yùn)作于其2維疆界上的物理理論所完全描述,我們就有理由推測(cè)該系統(tǒng)的信息容量不也許超越其疆界上的描述。

“畫”在邊界上的宇宙

      我們能把全息原理推廣到宇宙如此大的范圍嗎?真正的宇宙是一個(gè)4維系統(tǒng):它有體積并隨著時(shí)間軸延伸。如果我們那個(gè)宇宙的物理學(xué)具有全息性,那么就會(huì)存在另外一套運(yùn)作在某個(gè)時(shí)空的三維疆界上的物理學(xué)定律,它們將和我們現(xiàn)在所知的4維物理學(xué)完全等效。到目前為止我們還沒有發(fā)現(xiàn)任何如此的3維定律。事實(shí)上,我們拿哪個(gè)界面做為宇宙的疆界呢?要實(shí)現(xiàn)這些辦法我們需要第一邁出的一步就是研究比真實(shí)宇宙更簡(jiǎn)單的那些模型。

       所謂的反德西特時(shí)空就是一類全息原理能成立的的確例子。原始的德西特時(shí)空是荷蘭天文學(xué)家威廉·德西特于1917年依據(jù)愛因斯坦方程式導(dǎo)出的一個(gè)解,其中包括了被稱為宇宙恒量的斥力。德西特時(shí)空是空曠的,以一定的加速度膨脹同時(shí)是高度對(duì)稱的。1997年,宇宙學(xué)家在研究遙遠(yuǎn)的超新星突發(fā)時(shí)得出結(jié)論:我們的宇宙正在加速膨脹,未來它有也許變得越來越像一個(gè)德西特時(shí)空。如果我們將愛因斯坦方程式中的斥力換成引力,那么德西特解將成了英雄一個(gè)反德西特時(shí)空,它和德西特時(shí)空具有雷同的對(duì)稱性。關(guān)于全息概念來說,反德西特時(shí)空的重要性就在于它擁有一個(gè)位于“無限”處的疆界,這一點(diǎn)和我們的日常時(shí)空非常類似。

      使用反德西特時(shí)空,理論家設(shè)計(jì)出了一個(gè)全息原理起作用的的確例子:一個(gè)在反德西特時(shí)空內(nèi)運(yùn)作的宇宙可以用超弦理論完全描述,這套描述和在該時(shí)空疆界上起作用的量子場(chǎng)論完全等效。如此,上述反德西特時(shí)空內(nèi)部超弦理論的全部奧妙就都被畫在了該宇宙的疆界上。1997年,Juan Maldacena(那時(shí)他還在哈佛大學(xué))第一推測(cè),在5維反德西特時(shí)空上存在這種關(guān)系。此后,美國新澤西州普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究院的Edward Witten及普林斯頓大學(xué)的Steven S. Gubser、Igor R. Klebanov和Alexander M. Polyakov在多種情況下表明了該推測(cè)。現(xiàn)在我們差不多知道在多種不同維數(shù)的時(shí)空上都存在著如此的全息對(duì)應(yīng)關(guān)系。

      那個(gè)結(jié)論意味著,兩個(gè)外表上看來非常不同的理論(它們甚至是各自生效在不同維數(shù)的時(shí)空里)是完全等效的。生活在這些宇宙中的生物將無法確定它們是棲息于一個(gè)由弦論描述的5維時(shí)空依然一個(gè)由量子場(chǎng)論描述的4維時(shí)空中。(當(dāng)然,這些生物的大腦結(jié)構(gòu)也許會(huì)給它們一種“常識(shí)”,讓它們認(rèn)為自己是生活于某一種宇宙中。就像我們的大腦結(jié)構(gòu)讓我們有一種內(nèi)在的感覺,我們的宇宙具有3維空間結(jié)構(gòu);參見下頁圖示)全息等價(jià)使得一個(gè)在某一時(shí)空中難以計(jì)算的問題可以用另一種方法解決。譬如,4維疆界時(shí)空上夸克和膠子特征的計(jì)算,就可以轉(zhuǎn)化為在高度對(duì)稱的5維反德西特時(shí)空上更簡(jiǎn)易的計(jì)算。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系還有其他的表現(xiàn)方法。Witten就曾證明,反德西特時(shí)空上的黑洞等價(jià)于其疆界時(shí)空上的熱輻射體。黑洞那個(gè)神秘概念的熵就等同該輻射體的熵,顯接著者要容易明白得多。

不斷膨脹的宇宙

       度對(duì)稱且空曠的5維反德西特時(shí)空和我們那個(gè)充滿著物質(zhì)和輻射且不斷受猛烈事件擾動(dòng)的4維宇宙似乎有很大不同。即使把我們的宇宙相近為一個(gè)物質(zhì)和輻射體均勻分布的系統(tǒng),我們獲得的也不是一個(gè)反德西特宇宙,我們獲得的將是一個(gè)“弗里德曼-羅伯遜-沃克”宇宙。今天絕大部分的天文學(xué)家都認(rèn)為我們的宇宙是一個(gè)無限的、無疆界的并將短暫膨脹的“弗里德曼-羅伯遜-沃克”宇宙。

       如此的一個(gè)宇宙還遵守全息原理或具有全息界嗎?Susskind基于坍塌至黑洞的推斷在這個(gè)地方毫無作用。實(shí)際上,由黑洞所導(dǎo)出的全息界必定在我們那個(gè)無聊膨脹的宇宙中失效。一塊均勻分布著物質(zhì)和輻射的區(qū)域的熵確實(shí)將和它的體積成正比。如此的話,一塊足夠大的區(qū)域(所包含的熵)就會(huì)突破全息界。      Raphael Bousso于1999年(當(dāng)初在斯坦福大學(xué))提出了一個(gè)改進(jìn)的全息界,后來發(fā)現(xiàn)那個(gè)界在上面所述的那些原全息界碰到問題的地點(diǎn)還能適用。Bousso那個(gè)全息界的組成起始于任意合適的2維界面;它可以像一個(gè)球面一樣是封閉的,也可以像一張紙那樣是開放的。現(xiàn)在讓我們來想象一束短暫的光線同時(shí)從那個(gè)界面的一邊鉛直射入。這個(gè)地方唯一的要求就是這些虛擬的光線基本上從同一點(diǎn)開槍出來的。例如說,從一個(gè)球面的內(nèi)部透射出來的光線就適合這一要求。現(xiàn)在讓我們來看這些光線所通過的物質(zhì)和輻射體的熵。Bousso推測(cè)說那個(gè)熵值不能超過由初始界面所代表的熵——外表積的1/4(以普朗克面積為單位)。這種計(jì)算熵的方法和原來那種全息界的計(jì)算方法有所不同。Bousso界并非只考慮某一時(shí)刻某一區(qū)域的熵值,它計(jì)算的是不同時(shí)間不同位置的熵值之和:那些被從外表來的光線所“照亮”的熵

      Bousso界在繼承其他熵界的基礎(chǔ)上又幸免了它們的局限性。只要所涉及的孤立系統(tǒng)變化不是很快,引力場(chǎng)不是很強(qiáng),無論是通用熵界依然全息界的't Hooft-Susskind形式都可以從Bousso界中推導(dǎo)得出。如果這些條件都不稱心足——例如涉及的物質(zhì)差不多落入了黑洞之中,那么這些界就將失效,但Bousso界卻能繼續(xù)適用。Bousso還證明白,他的這一方法能用于定位建立世界全息圖形的2維界面

革命性的前夜

      研究人員差不多提出了各種各樣的熵界。關(guān)于全息這一課題,存在那么多的流派,這證明它還沒有飛騰到物理定律的高度。盡管全息的思想還沒有完全被我們所明白,但它看起來確確實(shí)實(shí)是對(duì)的。隨之而來的是,人們結(jié)束熟悉到,風(fēng)行了50年的那個(gè)基本信仰,即場(chǎng)論是物理學(xué)的最后語言的看法,必須拋棄了。場(chǎng),譬如說電磁場(chǎng),不同點(diǎn)之間是連續(xù)變化的,因而它們描述的自由度是無限的。超弦理論也支持無限多的自由度。全息論則將一個(gè)封閉界面里的自由度限制到一個(gè)有限的數(shù)目上;場(chǎng)論因?yàn)槠渥杂啥鹊臒o限因此不也許是最后理論。另外,即使自由度無限的問題獲得了解決,信息量和外表界之間那種神秘的對(duì)應(yīng)關(guān)系也應(yīng)當(dāng)獲得解

      論也許為另一個(gè)更好的理論指明白方向;纠碚搼(yīng)當(dāng)是什么模樣的?全息論發(fā)展過程中的一系列論證推理讓某些科學(xué)家(其中最著名的是加拿大沃特盧理論物理Perimeter學(xué)院的Lee Smolin)提出,最后理論考慮的不是場(chǎng),甚至不是時(shí)空,而應(yīng)當(dāng)是物理過程之間的信息交換。如果真是如此的話,把信息看成世界的組成部分的看法就體現(xiàn)了它的價(jià)值。

 
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