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我们看到的立体空间，可能只是眼球的错觉？或许，宇宙本身就是一块巨大的屏幕，我们生活在二维全息影像之中 ？这些听上去犹如天方夜谭的观点，不但有科学理论依据，而且和爱因斯坦的广义相对论有着密切关系。 “广义相对论否定了牛顿经典力学，认为万有引力是时空弯曲表现出的结果。从中，我们又推演出了宇宙学全息原理以及全息暗能量模型 。”知名物理学家、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼坦言 ，模型就是对宇宙演化的“预言”。  尽管全息原理是最近二十年来，量子引力研究唯一被公认的原理，但这一“看扁宇宙”的理论目前仍然是科学家小圈子中悄悄进行的一场革命。 今年是爱因斯坦广义相对论诞生100周年 ，作为人类智慧的结晶和财富，百年以来，从时空穿越、原子裂变，到宇宙起源，广义相对论为后世人类探索世界点亮了一盏明灯。当然，这其中也包含了李淼的全息暗能量模型。 近日，由“赛先生”和第一财经研究院主办、《环球科学》联合主办，中科院上海天文台上海地区协办的“百年相对论”系列演讲第二场，在上海海洋大学图文信息中心举行。主讲嘉宾李淼以深入浅出的方式介绍了还很“小众”的全息宇宙学 。  同时，平日爱读海子诗作，自诩为“诗人”的他，还和中国极地研究中心高级工程师汤妙昌就“科学探索的极限运动——太空VS极地”进行了妙趣横生的对话。“我热爱与别人交流我的微薄的物理学知识，”李淼在接受记者专访时表示，“看上去很严谨的物理科学，它的美丽与诗歌其实难分伯仲。” 按照宇宙全息原理，我们所在的宇宙就像全息相片一样是二维的。可观测的宇宙有一个隐藏的全息屏幕，半径最大不会超过五百亿光年。按照这个原理，科学家推算出，占宇宙组成76%的暗能量，很可能起源于这块宇宙全息屏幕之内的量子涨落。这就是李淼的全息暗能量模型 。 宇宙维度向来是科学界争论不休的话题。支持弦理论的科学家一直在力证，宇宙是11维的 。另一些科学家则认为，随着科学技术的发展，人们还将不断发现宇宙的新维度，他们也被称为N维派。而大部分普通人都相信自己的所见所感，宇宙乃至我们居住的地球，都是“3+1”维，即由空间和时间构成的。 以李淼为代表的这一派物理学家，则从爱因斯坦广义相对论出发，大胆推导出了宇宙起源和发展的另一种可能。在牛顿的经典力学框架中，物体之间相互作用的四个常力，万有引力就是其中之一 。对很多人来说印在教科书上的文字，已经变成了生活中的常识。但这种物理构架无法解释物体在强引力场中的行为表现。比如，有科学家发现，如果以牛顿定律计算水星近日点的进动，要比实际的天文观测值小。也就是说，经典力学存在漏洞 。  爱因斯坦的广义相对论正好弥补了这种漏洞。根据广义相对论的观点，其实万有引力不存在，只是因为时空弯曲，本来会沿着直线运行的物体，就沿着曲线运行。 从这个角度，科学家依然能解释地球为什么会围绕太阳转。而当年启发了牛顿的苹果，为什么会落地，并不是因为地球的万有引力，而是因为它受到弯曲时空的挤压，就掉到了地上。 在此基础上，1994年，科学界有人提出了全息原理。这些科学家还在其中引入了热力学第二定律中“熵”的概念。李淼解释，“熵”其实是一种无序度。“打个比方，你在出门前把口袋里的各种数据线整理得整整齐齐，一丝不苟，这时的熵就是零。但是当你重新打开口袋，看到的数据线通常又乱作一团，我们就说，熵变大了。一种看不见的力，让你的数据线重新归于凌乱 。”如果将引力视作是在二维曲面上，由于熵的变化而导致的结果，无论是从量子论，还是从爱因斯坦的广义相对论出发，都能讲得通。 于是，李淼开始在此基础上构建他的全息暗能量模型。11年前，他以发表论文的形式，提出以全息暗能量模型来解释宇宙加速膨胀的现象。按照李淼的建构方式，这个模型就好比是，在一个有边界框架的宇宙二维曲面上，量子涨落导致熵的增大，宇宙的各种物质被一种看不见的力所“撕扯”。这是全球第一个可以用来拟合实验数据的全息原理暗能量模型。李淼与人合作的论文发表之后，受到天文物理学界的广泛关注，论文总引用次数达到千次，国内外同行以李淼的论文为基础作后续研究的也为数不少 。 诺贝尔物理学奖得主斯蒂文·温伯格（Steven Weinberg）说：“寻求完美的宇宙理论科学的努力，本质上是给人类的存在增添一点尊严和意义。”在物理理论领域驰骋30年的李淼，回应更为平和，“科学不仅有趣，而且它那么美。”对一个像他这样在生活时不时读诗、写诗的物理学家来说，这种美意味着一种秩序，以简洁的形式，在微妙的对称与不对称之间寻找平衡。 |
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