深度长文：宇宙有可能是遥远宇宙的全息投影？有趣的科学寓言

有一天，猫在太空中如愿以偿的抓住了老鼠。为了一劳永逸的解决这个平生最大的对手，猫决定把老鼠扔进黑洞。

这是一个潮汐力比较弱的巨型黑洞，所以老鼠避免了被拉成面条的命运。当然，老鼠的五短身材在这里也发挥了作用。于是，老鼠向黑洞加速坠落。终于，它穿过了黑洞视界这个有去无回的边界，直奔黑洞中心的奇点。

猫饶有兴趣地看着老鼠向黑洞坠落的速度越来越慢，老鼠的身影也越来越暗。最终，老鼠消失在黑洞表面。粗通文墨的猫并不感到惊奇，它知道这是黑洞的巨大引力拉长时间的缘故。虽然它没有亲眼看到老鼠穿越视界，但是它可以肯定：老鼠是回不来了.

猫志得意满地回家了，从此过上了无忧无虑的生活。但是不久以后，它觉得生活开始变得空虚。没有老鼠的挑拨，连那头大狗都懒得来揍它一顿。它开始后悔把老鼠扔进黑洞了。

于是，猫每天趴在黑洞旁边，希望从黑洞表面看到老鼠的蛛丝马迹。直到有一天，一位相貌清奇的老者驾着一辆外形奇特的飞行器飘然而来。

听了猫的故事以后，老者摇摇头说：“不用白费力气了，你不可能从黑洞中得到任何和老鼠有关的信息。”

“为什么？”猫不解地问。

“一个黑洞只有质量、电荷、线性动量、角动量和位置这几个特征。至于你以前往里面扔了什么东西，这样的信息早就消失了。”

“难道一个恒星形成的黑洞和一亿亿...个大象形成的黑洞竟然是一样的？”猫不敢相信自己的耳朵。

“确实如此。黑洞这东西，”老者沉吟半晌，接着说，“是没有毛的。”

想想自己没有毛的样子，猫不禁打了个冷战。过了许久才发现那位老者已经飘然而去了。

心灰意冷的猫打算打道回府，继续过自己混吃等死的小日子。这时，另一位仙风道骨的老者驾着祥云而来。

猫怀着一丝希望把自己的故事对这位老者又讲了一次。听完之后，老者微笑着说：“其实，老鼠的信息还在。”

“在哪里？”猫又惊又喜地问，“黑洞里面吗？”

“是的，在黑洞里面，同时也在黑洞表面。”

“......” 猫觉得自己的猫脑子不够用了。

“这不怪你，每个人听到这里都会感到困惑的。我们慢慢来”，老者掏出一块小黑板，开始讲解。

“首先，你要相信，黑洞不会毁灭信息。不止黑洞，宇宙中没有任何东西可以做到这一点。”

“为什么？”猫不解的问，“我把一本书烧掉，书上的信息不就没有了吗？”

“我这里说的信息和书上记录的信息不是一个东西。”老者无奈的摇摇头，想要继续解释，但是看看猫的小脑袋，还是放弃了，“不过你要这么理解也可以”。

老者接着说：“其实，书中的信息在燃烧过程中转移到其他地方去了，比如热量、灰烬、气体和辐射等等。如果你可以把这些物体都收集回来，信息就可以恢复。当然你做不到，但是你应该相信书中的信息是一直存在的，对吧？”

猫点点头，表示可以接受这一点。但是接着它又问：“这是一条经过数学证明的物理定理吗？”

老者摇摇头：“不是，但是在实验和观察中，它从来没有出过错。多数物理学家都相信它一定成立。我觉得，它是物理学中最基本的定理，所以我把它叫作‘物理学第负一定律’。”

猫疑惑地说：“我也听说过几条物理定律，但是没听说过有‘第负一’的定律。”

老者微笑道：“数字越小越基础嘛。我觉得它是整个物理学大厦的根基，把它叫作第一定律甚至第零定律都不能彰显其重要性。不过，我们还是回到黑洞，看看老鼠的信息藏在哪里？”

老者在黑板上画了一个点，说：“这是一个质量相当于一颗灰尘的微型黑洞。现在我们往里面放一点信息，也就是丢一个光子进去。这时，黑洞的质量增加了，它的体积和表面积都会增加。”

猫表示可以理解。然后老者接着说：“如果我们继续往里面丢光子，这个黑洞就会继续增长。当然我们不用真地这么做。数学可以帮我们计算出，我们向黑洞输入的信息量与黑洞的增长有什么关系。”

老者严肃地看着猫，慢慢地说：“计算结果是：黑洞可以容纳的信息和黑洞的视界面积成正比。”

一分钟以后，猫捡起掉在地上的下巴，大喊道：“怎么可能？信息在黑洞内部，黑洞能容纳的信息应该和黑洞的体积成正比吧？”

老者面无表情地说：“你可以不相信我，但是不能不相信数学。”

听到“数学”这个恐怖的词，猫屈服了，选择了接受这个结果。它想了半天，迟疑地说：“这个结果是不是在暗示信息就在黑洞表面？”

老者点点头说：“不是暗示，我相信就是这样。而且，我们还可以计算出，在黑洞表面，每一个比特有多大面积。”

“这也能算？”猫惊奇地问，“多大？” “

每个比特的面积是

。我们把它叫作普朗克区域。”

对数字不太敏感的猫并没有去想这个面积有多小。它突然想到了另一个问题：“我听说黑洞视界只是黑洞周围的一个球面，并没有什么特殊的地方。照你这么说，好像哪里聚集了不少东西。而且它们挤在一起，停留在视界附近，却拒绝掉进去。这就不好理解了：究竟是什么东西在存储那些信息？”

“这是个好问题。”老者说，“现在的研究还不足以回答这个问题。不过，弦论倒是提供了一个答案，就看你愿不愿意接受了。”

说着，老者在黑板上画了一团弯弯曲曲的线，接着说：“所有的基本粒子，向电子、光子什么的，其实它们都是以不同方式振动的能量，也就是我们所说的弦。这是一条低能状态的弦。”

老者又画了一条更长，更扭曲的线，说：“如果你给它能量，它就会变成高能状态的弦，或者说，能量更高的基本粒子。”

放下粉笔后，老者总结道：“所以，黑洞视界表面可能布满了各种高能的弦。它们占满了视界的所有面积。黑洞外围温度非常高。任何要穿过视界的物体，都会被化为灰烬。然后把它的信息留在视界表面。”

听到这里，猫意识到自己干了一件多么可怕的事情，流下了一头冷汗。不过，它很快又找到了反驳的理由：“不对呀，我听说黑洞的质量都集中在中心的奇点，视界只是黑洞外围的一个球面，什么东西都没有。老鼠应该可以安然无恙地穿过视界吧？”

老者微笑道：“不错，这是真的。”

“那你刚才说的被视界化为灰烬？”

老者微笑道：“这也是真的。”

猫彻底糊涂了：“那么老鼠到底分布在黑洞表面还是进入了黑洞？”

老者微笑道：“从你的角度来看，老鼠在视界化为灰烬，它的信息留在了黑洞表面。而从老鼠的角度来看，它安然无恙地穿过了视界，继续向黑洞奇点坠落。”

停了一会儿，老者接着说：“所以，老鼠同时存在于两个地方：1）黑洞内部那只三维的老鼠 2）黑洞表面那些以二维方式编码的老鼠的全部信息。”

听到二维平面可以编码三维物体的信息，猫问：“是不是就像全息图像那样？”

老者赞许地点点头，说：“和全息图像有类似的地方。全息图像是把三维图像的信息编码在二维平面上，然后用特殊的方式把三维图像显示出来。你直接去看一幅二维的全息图像，肯定什么都看不出来。黑洞表面的信息也是一样，是一种混乱的编码。”

猫突然想到了一个令人吃惊的事实：“如果黑洞表面和全息图像类似的话，是不是就意味着黑洞表面的二维信息才是真的，而黑洞中的三维老鼠只是某种投影？”

老者说：“你可以这样理解，你也可以理解为它们都是真实的。老鼠只有一个，但是它的信息同时存在于两个地方。这是一个现象的两种数学描述，没有哪一个更真实。”

猫觉得自己的智力大概只能理解到这个地步了，于是它开始改变话题：“我听说我们的可观察宇宙也是有一个视界的。那个视界的表面难道也布满了宇宙内所有物体的信息吗？”

老者对猫的想象力有些吃惊。他解释说：“如果我们把这个理论推广一下，也许可以做出这样的推论。不过，可观察宇宙的视界和黑洞视界有很大的区别。黑洞视界是一个连光也无法逃逸的球面；而可观察宇宙的视界恰恰相反，它是一个外界的光无法到达我们的球面。所以有人说，可观察宇宙是一个翻过来的黑洞。”

猫觉得自己有了一个了不起的发现。它兴奋地说：“这么说，我们周围的三维物体也可以看成是宇宙视界表面二维信息的投影了？”

老者不置可否地说：“这方面的研究才刚刚开始，还在非常初级的阶段，所以现在还不能作出决定性的判断。如果将来能够证实，你这样理解也无可厚非。”

猫呆呆地想了半天，再抬头看时，老者也已经无影无踪了。它努力回忆今天学到了什么。它觉得自己好像听到了很多奇谈怪论，但是却想不出一点细节。最后唯一想到的是，老鼠的信息还存在于宇宙中，可能有一天会随着黑洞的蒸发慢慢释放出来。虽然生活中没有了老鼠，也许还可以琢磨一下怎样作弄那条大狗。想到这里，猫就心满意足地回家去了。