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照镜子时，镜子里的你和你十分相像——但并不完全相同。你举起右手时，镜子里的你举起左手。镜中的映像仅仅是一组反射的光线，它并不是实质性的。但是尽管如此，你和你的镜像间仍然存在着某种重要的联系。 此类镜像关系是一种我们熟悉且强大的对称形式。我们可以说心形图案是对称的，因为其左侧就是右侧的反射。但是你镜中影像的对称性就不一样，它所体现的东西要深刻得多。心形对称是因为左右侧的外形是相似的，而你与你镜像间的对称则由物理定律所引发。光线的自然法则要求你和你的镜像是对称的。这是一个强大且微妙的对称类型范例，被称为二像性。
二像性是两件事物间的联系，其中一件的属性由另一件所定义。举例来说，假设在桌子上有一本书，书的封面上固定了一个钉子，钉子尖头朝上。无论你怎么拿这本书，钉子将始终指向封面的外部。你知道了钉子的指向，你也就同时知道了书的位置；你知道了书的位置，也就知道了钉子的指向。因此，书和钉子间存在着二像性。 那么是钉子的朝向决定了书的位置，还是书的位置决定了钉子的朝向？这个问题毫无意义。钉子和书之间存在的二像性并非是指一个物体决定了另一个物体的位置，而是指钉子和书根本属性之间的联系，二者之间没有因果关系。假如有人问你光是粒子还是波的时候，你就可以结合量子理论这样回答他。 波粒二像性是量子理论的核心。光明显是波：不同波长的光线呈现出不同的颜色；不同波长光线的交织会产生类似激光的东西。光也明显是粒子：离散的光子会和原子发生作用；单个光子会象台球一样发生偏转。光的波粒二像性意味着光子和光波之间存在着对称性。它是具有波特性的粒子，也是具有粒子特性的的波。它既是波，又不是波；既是粒子，又不是粒子。量子理论的强大在于你不用去区分粒子和波，它就是具有波粒二像性的量子物体。
物理学上最强大的二像性可能就是全息原理了。这个原理常被曲解为宇宙是一幅全息图像。而确切地说，它的意思是指一定体积的空间与封闭这个空间的表面之间存在二像性。全息原理指出，一个空间区域内所包含的信息可以从包含这个空间的表面上获得。在数学上，这意味着空间的体积可以表现为一个全息表面图像，这个观点因此得名。 这个想法只是初听起来有点疯狂而已。假设一家酒店的入口处有一名保安，每个进入酒店和离开酒店的人都必须经过这名保安的许可，他可以通过计算进入和离开的人数来获知酒店里有多少人。因此由保安收集的信息（表面）可以告诉我们酒店里的人数（体积）。（这个例子与三维空间相比，考虑的信息要少得多，也要简单得多。但是它能够演示信息是如何呈现在表面的。） 全息原理将体积和表面的联系在一般意义上作了延伸。它对一切都适用，无论是黑洞，还是整个宇宙。以黑洞为例，因为黑洞附近的引力太强，光线无法逃逸，所以我们无法观测到黑洞的内部，但是黑洞有一个“表面”，也就是“事件视界”，在此之外的一切我们都可以看到。所以，通过从事件视界附近获取信息，我们就可以洞察黑洞的内部。 那这是否意味着宇宙是一幅全息图像？不完全是。这意味着二像性的存在：我们拥有一个具有全息图像特性的宇宙，或具有宇宙特性的全息图像。以数学的形式来说，你不需要分辨二者中究竟是哪一个驱动了全息原理。 让我们回到最初的话题——镜子。我们和镜中映像间二像性的存在是否意味着镜中的映像和我们一样真实呢？以某种方式来说，是的。假设镜中的你是真实的（不仅仅是你在镜中的影子，而是一个物理的镜像），而你只是一个镜像影子。那左右的含义将完全相反，你的手表将逆时针走动。但是基本的物理构成将是相同的。你和你镜像的二像性联系，意味着我们可以容易地通过镜子宇宙来描述我们自己。 作者 Brian Koberlein |
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