중력과 양자역학을 잇는 홀로그래피 원리에 따르면 3차원 내부의 모든 정보는 2차원 표면 관측만으로 완전히 복원될 수 있습니다.
블랙홀 엔트로피가 부피가 아닌 표면적에 비례한다는 발견에서 시작되어, 공간 자체가 일종의 착각일 수 있다는 파격적 가설을 제시합니다.
1990년대 말 이후 수만 편의 논문에 인용되며 현대 이론물리학계에서 가장 활발히 연구되는 핵심 난제로 꼽힙니다.
요약 물리학계에서 지난 30년간 가장 큰 화두로 꼽히는 '홀로그래피 원리(Holographic Principle)'와 AdS/CFT 대응 이론에 대한 대중 과학 에세이 내용입니다.
이 원리는 우리가 살고 있는 3차원 공간의 모든 정보가 사실은 그 경계면(2차원 표면)에 완벽하게 부호화되어 있다는 파격적인 가설을 담고 있습니다. 닫힌 상자 안에 무엇이 들어있는지 직접 열어보거나 내부를 들여다보지 않더라도, 오직 상자 겉면만 측정하면 내부에서 일어나는 모든 입자의 움직임이나 블랙홀의 충돌까지 100% 알아낼 수 있다는 설명입니다. 비유하자면 뇌를 CT 스캔하듯 안을 투과해 찍지 않고 겉면 사진 한 장만 찍어도 내부의 모든 혈관과 뉴런 배치를 완벽하게 3차원으로 복원해낼 수 있다는 셈입니다.
이러한 기묘한 특성은 중력의 고유한 성질에서 출발합니다. 전자기력의 경우 양전하와 음전하가 서로 상쇄되어 표면 관측만으로는 내부의 정확한 전하 배치를 알 수 없지만, 중력을 일으키는 질량은 언제나 양(+)의 값만 가지기 때문에 표면의 시공간 왜곡만으로 내부 상태를 일대일로 유추할 수 있습니다. 1970년대 베켄슈타인과 스티븐 호킹이 블랙홀의 엔트로피(정보량)가 블랙홀의 '부피'가 아니라 '표면적'에 비례한다는 사실을 발견하면서 이 아이디어의 단초가 열렸고, 1990년대 후반 이론물리학계에서 수만 회 이상 인용되며 현대 물리학의 최대 연구 분야로 자리 잡았습니다. 물리학자들은 공간 자체가 근본적인 실체가 아니라 일종의 착각일 수 있다는 충격적인 함의를 두고 여전히 열띤 연구를 이어가고 있습니다.