Das holographische Prinzip – die Idee, dass alles, was in einem Raumgebiet geschieht, vollständig aus Messungen an dessen Oberfläche rekonstruiert werden kann – wird von vielen Physikern als tiefgründigstes Konzept der theoretischen Physik der letzten drei Jahrzehnte betrachtet. Am 25. September veröffentlichte Quanta Magazine einen ausführlichen Essay zu Belegen, Deutungen und offenen Fragen des Prinzips.
Das mathematische Rückgrat ist die AdS/CFT-Entsprechung: Drei wegweisende Arbeiten aus den späten 1990er-Jahren bewiesen, dass ein universum mit Gravitation innerhalb eines Anti-de-Sitter-Schneeglobus exakt äquivalent zu einer gravitationsfreien Quantentheorie an dessen Grenzfläche ist. Die beiden Beschreibungen kodieren dieselbe Information, sodass das dreidimensionale Innere und die zweidimensionale Oberfläche austauschbar sind. Leonard Susskind, der in den 1990er-Jahren vorschlug, Schwarze Löcher seien buchstäbliche Hologramme, nannte es 'den am wenigsten verrückten aller Möglichkeiten.'
Physiker bieten drei ontologische Deutungen: (1) Die Oberfläche ist fundamental und der dreidimensionale Raum emergent (die 'it from qubit'-Sicht), (2) das Volumen ist fundamental und Holographie ein mathematischer Zufall, oder (3) keine Beschreibung ist wirklich fundamental und eine tiefere Theorie liegt beiden zugrunde. Die meisten Holographiker neigen zur ersten – der Raum selbst könnte aus Quanteninformation bestehen, ähnlich wie Pixel auf einem Bildschirm.
Die größte offene Frage ist die Ausweitung des Prinzips über den Anti-de-Sitter-Raum hinaus. Unser Universum ist näherungsweise de Sitter (sich ausdehnend, ohne Grenzfläche), und es existiert keine vollständige holographische Theorie dafür. Jüngste Fortschritte durch Susskind und andere legen nahe, dass de-Sitter-Holographie alle Dimensionen nicht auf eine Fläche, sondern in einen einzigen Quantenpunkt projiziert – eine radikale Umstrukturierung, die, falls validiert, unser Verständnis von Raum und Zeit grundlegend verändern würde.
