柏拉图有个穴居人寓言。有一群穴居人居住在一个巨大的洞穴中，他们看不到外部世界，只看到世界在洞壁上的投影。对他们来说，世界就是这样的，是一些影子在洞壁上移动的世界。

我们不是穴居人，我们清楚地看到一个丰满的三维世界。三维世界当然比两维的洞壁世界精彩多了，而且，数学上我们甚至可以假想更高维的世界，维度越高，自由度越大，世界就越丰富。

但有证据表明三维还是最可亲的世界。例如，在一个四维或更高维的世界，在万有引力的主导下，一个太阳系是不稳定的，从而（四维）人类无法生存。两维也不适合人类居住，霍金曾经做过一个比方，假如两维人需要进食和排泄，那么一根管道会将人切成两半。

没有人会怀疑真实世界是三维的，物理学家也不怀疑。但是，最近十年的基础研究告诉我们，三维世界的最隐秘的底牌是两维的。打个比方，造物主最初只造出了一个两维世界，但是这个世界很像一张全息照片，地球上的山水，头顶的星空，都是全息照片上投射出来的三维景象。而人类，同样是投射出来的三维生物，所以我们只感受到三维而不是两维就不奇怪了。

这个世界全息图的产生离不开万有引力，没有引力，就没有全息。我们知道世界是全息的，但目前对这张全息图的理解还没有深入到足够程度可以将细节用科普的语言传递给大家。其实，甚至物理学家对很多细节也不了解，我们只是掌握了一些基本信息，知道世界是全息的，就像我们从化石可以推出生物进化一样，但对很多具体情况并不了解。

我们知道，三维世界中物质的基本组成部分是分子和原子，再走一步也就是基本粒子。那么，隐藏的两维世界的基本组元是什么？物理学家最近在加紧研究这个问题。我们对基本组元的了解几乎是空白的，只知道，这些基本组元非常非常小，远远小于我们知道的任何三维组元（如电子），两维组元的大小大概是 厘米。这个尺度有多小呢？想象一下最小的原子核的大小。如果我们将氢原子核放大到一只苹果那么大，那么一只苹果的直径就被放大到一百亿公里，比太阳到地球的距离还大了几十倍。如果我们将 厘米放大到氢原子核那么大，那么氢原子核就被放大到10公里。

既然两维全息图中的基本组元这么小，我们就可以理解为什么两维世界可以包含那么多信息，以致我们可以从这些信息重构三维世界。事实上，一个三维的基本粒子，如电子，可能需要巨大数目的两维基本组元来构造。到底需要多少？回答是视情况而定，与周围的万有引力环境有关。如果周围的引力越强，需要的数目越少。换句话说，两维全息图就像一个万花筒，将这个万花筒在引力场中移动，我们看到的图景在不断变化。用这个万花筒看一个电子，其含有的信息其实远远多于一个电子本身！

这个万花筒就像一个奇妙的自组装置，它需要引力才能产生图像，同时，它也产生引力。引力在万花筒的解释就像弹簧力，不是基本力，而是很多很多组元共同合作引起的宏观力，而且这种宏观力有特定的性质，叫做熵力。熵在物理学中指的是混乱度。熵力的一个例子是耳机线，我们将耳机线整理好放进口袋，下次再拿出来已经乱了。让耳机线乱掉的看不见的“力”就是熵力，耳机线喜欢变成更混乱。同样，引力是万花筒中的那些组元倾向更混乱状态引起的。

荷兰人Verlinde今年一月份提出了万有引力就是熵力的想法，颠覆了牛顿，他还同时颠覆了爱因斯坦。在爱因斯坦的时空理论中，万有引力是时空弯曲引起的，而在熵力理论中，即使时空弯曲也是熵变引起的。目前，我们对熵力了解甚少，还不知道万花筒中的奇妙结构如何引起时空弯曲的。

Verlinde的理论十分简单，简单到他只在全息图或万花筒中引入了温度概念，他还假定两维基本组元的数目与全息图的面积成正比。他只需要假定全息屏上温度与时空弯曲的关系，就能推导出爱因斯坦复杂的引力场方程。

我们最近对Verlinde理论研究了几个月，发现他的理论有缺陷。他的理论似乎不能导出我们可以接受的热力学。也就是说，如果我们用这个万花筒描述一个三维气体，需要用到的两维混乱度太大。引起这个不好的结果的原因是Verlinde用到的两维世界的能量可能是错误的。在重新定义两维世界能量之后，我们发现在温度之外还需要引进两维世界中的压强。重新计算，我们发现描述一个三维气体不再需要不合理的混乱度了，但两维混乱度还是比三维气体的混乱度大多了，这是我们理论的一个预言。

毫无疑问，物理学家还需要投入很多精力和时间才能慢慢揭开两维全息图的秘密。在揭开这个秘密的过程中，我们也许会对世界有了全新的认识。例如，也许我们会揭开暗能量之谜，也许我们会最终获得宇宙是如何开始的令人兴奋的知识。当然，我们还会加深对黑洞等奇妙天体的认识。

（《环球科学》专栏，勿转）