Năm 1948 nhà toán học người Mỹ Claude E. Shannon đã đưa vào thông tin khái niệm entropy. Entropy thông tin trong một thông điệp là số bit cần thiết để mã hoá thông điệp đó. Khái niệm entropy của Shannon làm xích gần vật lý thống kê với thông tin.

John Archibald Wheeler quan niệm rằng “thế giới vật lý là được cấu tạo bằng thông tin với năng lượng và vật chất chỉ là những yếu tố dẫn, những sản phẩm phụ (incidentals)”.

Theo Bekenstein: “Entropy nhiệt động và entropy Shannon là tương đương , số cấu hình tính theo entropy Boltzmann phản ảnh số lượng  thông tin Shannon mà chúng ta cần có để thu xếp một cấu hình”của vật chất và năng lượng.

Sự khác nhau giũa entropy nhiệt động học của vật lý và entropy thông tin của Shannon chỉ là vấn đề đơn vị đo. Entropy nhiệt động học tính bằng đơn vị năng lượng chia cho nhiệt độ trong khi entropy Shannon lại không có thứ nguyên là “bit” của thông tin do đó sự khác nhau chỉ là vấn đề quy ước.

Bekenstein đã giải quyết vấn đề nghịch lý thông tin trong lỗ đen nhờ phát hiện rằng entropy của lỗ đen –có nghĩa là nội dung thông tin của lỗ đen- tỷ lệ với diện tích chân trời.

Nguyên lý toàn ảnh (Holographic principle) 

Nguyên lý toàn ảnh được gợi ý ( inspired) từ nhiệt động học lỗ đen và tổng quát hóa cho mọi vật.Trong lỗ đen mọi thông tin của lỗ đen đều được mã hóa trên mặt biên  chân trời sự cố (event horizon).Đây là xuất phát điểm của nguyên lý toàn ảnh.

Các nhà vật lý Leonard Susskind và Gerard’t Hooft muốn tổng quát hóa nguyên lý toàn ảnh từ lỗ đen (Jacob Bekenstein & Stephen Hawking) sang toàn vũ trụ.

Năm1993 Gerard ‘t Hooft đề ra nguyên lý holographic: theo nguyên lý này tồn tại một vật lý nD trên mặt biên (không gian n chiều) mô tả được hoàn toàn vật lý (n+1)D của hệ nằm trong mặt biên (không gian n+1 chiều).

Theo nguyên lý holographic các quy luật vật lý trên mặt biên (xem là hologram) mô tả tương tác giữa các hạt như quark, gluon trong khi các quy luật vật lý của không gian nằm trong mặt biên được mô tả bởi lý thuyết siêu dây như thế có chứa cả hấp dẫn.

Năm 1997, tác giả Maldacena (đại học Harvard) đã thực hiện nguyên lý holography nhờ thiết lập mối quan hệ sau[1] :

Một vũ trụ mô tả bởi lý thuyết siêu dây  (như vậy có hấp dẫn) trong một không-thời gian anti-de Sitter 5 chiều  tương đương với một lý thuyết trường lượng tử conform (không chứa hấp dẫn) trên mặt biên 4 chiều của không-thời gian đó (xem hình 2).    

Có thể tóm tắt ý tưởng chính của nguyên lý toàn ảnh  như sau: thông tin của một vùng không gian có hấp dẫn có thể mã hoá  không có hấp dẫn trên mặt biên của vùng không gian đó, nói cách khác có thể thiết lập một mối tương quan giữa các đại lương trên mặt biên với các đại lượng trong vùng.

Yếu tố quan trọng  ở đây là thông tin.

Từ kỹ thuật đến sinh học, vật lý, thông tin đóng vai trò quan trọng. Các protein không thể nào tổng hợp được nếu không có thông tin từ DNA. Nguyên lý toàn ảnh khẳng định rằng entropy của một khối lượng bình thường (không phải lỗ đen) cũng tỷ lệ với diện tích chứ không phải thể tích. Thể tích chỉ là ảo ảnh và vũ trụ thật sự là một hologram đẳng cấu (isomorphic) với thông tin được “ghi khắc” trên mặt biên.

Làm thế nào để biết là chúng ta đang ở trong một hologram?
Tiếng ồn toàn ảnh là gì?

Craig Hogan  đã viết nhiều bài báo tiên đoán sự tồn tại của một tiếng ồn gọi là tiếng ồn toàn ảnh (holographic noise)  có thể ghi đo được. Tiếng ồn này là biểu hiện của một loại bất định kích cỡ Planck nếu tồn tại một hologram của vũ trụ (xem thêm [2]). Dường như các nhà thực nghiệm đã ghi đo được tiếng ồn này với tần số 300 và 1500 Hertz .

Craig Hogan cho rằng nếu nhìn sâu vào những phân chia vô cùng nhỏ của  không thời gian chúng ta sẽ thấy vũ trụ được chiếm đầy bởi một tiếng ồn nội tại gọi là tiếng ồn toàn ảnh (holographic noise).

Tiếng ồn đó xuất phát từ những  bit. Chúng ta có khả năng phát hiện tiếng ồn số đó của vũ trụ và tiếng ồn đó chúng tỏ rằng vũ trụ là một vũ trụ số ( universe is digital) [3].

Khi đi vào cấu trúc sâu của không thời gian chúng ta sẽ thấy   vũ trụ được cấu tạo không phải bằng vật chất và năng lượng mà lại bằng những bit. Thông tin hoạt động trên những bit và từ những bit đó tạo nên vũ trụ.

Craig Hogan kiến thiết một thí nghiệm để phát hiện tiếng ồn toàn ảnh.Và nếu vũ trụ được cấu tạo như thế nghĩa là từ các bit thông tin thì diều này sẽ làm thay đổi kiến trúc của vũ trụ.Craig Hogan nghiên cứu những kích cỡ mà ở đấy thông tin tồn tại như những  bit (information lives as bits).

Hấp dẫn lượng tử dẫn đến độ dài Planck  l P = 1,616.10 -33 cm, ánh sáng đi qua độ dài đó trong thời gian  t P=  l P /c = 5.10 -44 sec.

Kích cỡ Planck là kích cỡ nhỏ nhất. Và những bit cơ bản của thông tin nằm trong kích cỡ Planck.