7 超越时空的“太一”
虫洞和失去的时间
量子纠缠亮出了大自然的一元论底色，向我们昭示出一个广阔而全新的探索领域。它为科学定义了一个新基础，把我们对万物理论的求索给上下翻转过来——万物理论要建立在量子宇宙的基础上，而不是在粒子物理或弦理论的基础上。但是对于物理学家们来说，采用这种思路搞研究的现实性如何？他们实际上已经在这样做了。
处在量子引力前沿的研究人员已经开始把时空现象作为量子纠缠的一个后果来重新思考。越来越多的科学家已经转而把“宇宙是不可分割的”当作他们研究的工作基本出发点。沿着这条道路前进，他们大有希望最终认识并把握到深藏在空间和时间现象根基处的究竟是什么。
说说蚂蚁和上帝
Pais 1982， p. 152.
引力的问题在于它与众不同。爱因斯坦最重要的遗产是揭示出引力是一种与任何其他力都不一样的力，它是与空间和时间的内在机制紧密联系在一起的。他在狭义相对论中就已经提出了相关论点，实际相当于最终完全否定了经典物理学的空间和时间概念；经典概念把空间和时间看作一个固定的背景，各种物理现象就在它上面上演。赫尔曼·闵可夫斯基（Hermann Minkowski），伟大的数学家和爱因斯坦的老师，以与柏拉图的洞穴之喻明显相似的表述，把他学生的理论总结成这样：“从此以后，单就空间本身而言，以及单就时间本身而言，都注定了要淡化到仅仅留下影子，只有这两者的某种合一体保留着独立的现实性。”
确实，爱因斯坦那时已经发现，两个观察者以不同的速度移动的话，对于两个事件之间的距离或时间跨度的感觉是不一致的，甚至在有些情况下对于哪个事件先发生的感觉也是不一致的。单独的时间和单独的空间都是可以收缩或拉伸的。只有时空距离，也就是从时间跨度中减去距离的平方所得出的那个差，仍然保持独立于观察者之外。
Saunders 2000.
就是相对论的这一定义性特征促使物理学家们和哲学家们把宇宙想象成一个四维的“块状”宇宙。这么一来，时间可以被理解为第四维度，只是与我们能在空间里向前和向后移动有一个重要的区别，那就是在时间中我们必须永远向前。根据这一观点，就不是随着时间流逝主体和客体在空间中移动，而是主体和客体在空间以及时间中同时移动。“毫无疑问，相对论……把时间作为一个空间概念设置了进来：时间和空间看起来是单一一个四维现实的不同方面”
， 牛津哲学家西蒙·桑德斯（Simon Saunders）确认道。这么一来，空间和时间于是就可以一起描述了——跟漫画中的画面顺序相似，读者可以同时对主角生平中的各种事件一目了然。从里面感受到的是有时间概念的东西（对于漫画角色来说），从一个假想的外部视角来看（例如读者的视角），则可以理解为一条穿过空间和时间的不变的路径，参见下图。
一只蚂蚁沿着它的生命线移动的时候体验到时间流逝，从外部的“上帝视角”看向时空，则蚂蚁的整个生命一览无余。
自然界是有时间的还是没有时间的争论并不是个新话题——它的源头在古代。公元前520年左右，巴门尼德和赫拉克利特正是针对这个主题发展出了两相较量的世界观。当赫拉克利特论证说“没有人能两次踏进同一条河”的时候，他的同时代人巴门尼德则断定“变化是一种幻觉”。尽管这些世界观看起来互相对立，但是这两位哲学家也一致同意，宇宙是个包罗万物的统一体，而在最根本性的层面上，“一切即一”。
Wilczek 2016.
Wilczek 2015b.
Wilczek 2015b.
因此赫拉克利特和巴门尼德的世界观可以被认为是基于互补性的视角，而非互相矛盾的本体论。诺贝尔物理学奖获得者弗朗克·维尔切克把这些不同的视角形容为“上帝之眼”（从外面望向整个时空的视角）与“蚂蚁之眼”（在时空中顺着特定路径得到的个体体验）。维尔切克解释道，“自然哲学中反复出现的一个话题就是这两者之间的角逐，以‘上帝之眼’来看现实世界，就把它理解为一个囫囵整体；用人类意识的‘蚂蚁之眼’，则感知到的是时间中的一连串事件”，而且他还发现“从艾萨克·牛顿那时候开始，‘蚂蚁之眼’就主导着基础物理学。我们把对世界的描述分割为动力定律（而且费解的是，它存在于时间之外），以及能使那些定律起作用的初始条件……”维尔切克相信，现在是把那个观点更改一下的时候了：“从实用性的角度来说，那种分割还是极其有用和成功的，但是它远远不足以让我们对我们所知道的这个世界作出完整的科学解释。”2016年当他对物理学的未来做预测的时候，维尔切克写道：“依我看，把看待物理性现实世界的眼光从‘蚂蚁之眼’上升到‘上帝之眼’将是今后100年里对基础物理学最深刻的挑战。”
几个月前在布朗大学就同一个话题进行谈话的时候，维尔切克把“上帝之眼”与巴门尼德和柏拉图的没有时间概念的哲学相联系，把“蚂蚁之眼”与赫拉克利特相联系。
而且他援引了薛定谔的朋友赫尔曼·外尔在形容这一观念的意义时说：“客观世界就那么单纯存在着，它不是产生出来的。只是当我的意识沿着我身体的生命线蜿蜒前行望向它的时候，这个世界中的一段才‘活过来’，成为空间中一个瞬息万变的形象，在时间中持续变化着。”
维尔切克的蚂蚁和上帝的视角让人想起他在麻省理工学院的同事泰格马克的青蛙视角和鸟类视角，那是把一个局地量子观察者的准经典体验与一个假想出来从外面望向整个量子宇宙的观察者做对比。从鸟的视角来看，不存在引发量子退相干的环境，所以可以料想所体验到的宇宙会是单独一个量子物体。人们不禁要把蚂蚁与青蛙的视角，以及鸟和上帝的视角，分别联系起来。但是空间和时间是如何与量子力学关联起来的？这个谜团至今还没有完全解决，但是对于多数物理学家来说很明确，它是与一项极具挑战性的任务联系在一起的，那就是要把爱因斯坦那个关于空间、时间和引力的理论，也就是广义相对论，搞出一个量子版来。
不巧的是，闵可夫斯基没能一直活下来见证爱因斯坦接下来的一击，这个理论完全放弃了把空间和时间作为一个僵化的舞台，而把它本身变成了演员。爱因斯坦意识到，引力不是一种传统意义上的力：对于一个自由下落的观察者来说，不会有引力效应，他会感觉没有重量（当然直至他撞到地面）；而一个处于向上加速容器中的观察者则体验到向地面的拉力，感觉恰像引力。爱因斯坦发现，引力，不是别的，只是一种伪力，就像离心力，当观察者要转弯的时候它似乎在把观察者往外推，但实际基本上不是别的，只是由那个观察者的惯性造成的，惯性倾向于把他保持在径直向前的轨迹上。但是回过头来说，如果引力不是一种自成一体的力，又是什么在使月亮围绕地球转，地球围绕太阳转？根据爱因斯坦，质量和能量会弯转空间和时间，由此导致时空变弯曲，本来在平坦空间中月亮应该走的是一条直线轨迹，但在地球周围被折弯了的几何区域中看起来像是在走着一个圆圈。由于这个缘故，空间和时间现在就可以弯曲、弯转和振荡，像鼓面的蒙皮。“空间-时间告诉物质怎么移动；质量告诉空间-时间怎么弯曲”，约翰·惠勒以其特有风格概括了爱因斯坦那抽象而复杂的理论。惠勒巧妙地总结出，时空和物质不是相互独立存在的：这句口诀的第一部分道出了爱因斯坦的方程，它是广义相对论的中心支柱，第二部分描述的是质量和能量是如何折弯时空，并决定了它的几何形象。
Wheeler & Ford 1998， p. 246.
但是爱因斯坦关于引力可以归结为空间和时间的弯曲这一观点，里面还存在着一个问题。对这层关系还没有找到量子力学式的恰当描述。我们知道这不可能是故事的全部，因为根据爱因斯坦，把空间和时间弯转的是恒星和行星的质量和能量。这些物体从终极意义上来讲本身是由粒子和场构成的，或者更准确地说，是由量子场和它们那像粒子一样的激发状态构成的。所以爱因斯坦那些方程把量子力学的质量和能量作为一边，经典几何学的空间和时间作为另一边关联起来，是个有用的近似方法，但不可能完全正确，除非时空几何学也是量子化的。需要有一个关于引力、空间和时间的量子理论，而且这大概是个比任何其他事情都更让惠勒费心思的问题。“甚至就在1953年春天我边教边第一次学习广义相对论的时候，”他在自传中回忆道，“我就在思考它与量子理论的连接关系。”
宇宙的波函数
See Baggott 2011， pp. 368-369.
Baggott 2011， p. 69.
Baggott 2011， p. 369.
1965年，当约翰·惠勒要在罗利·德罕机场转机的时候，他给在附近北卡罗来纳大学工作的布莱斯·德威特打电话，并要求在那儿见他。
德威特是1957年“论引力在物理学中的角色”大会的组织者之一，在那次会议上埃弗莱特的多世界诠释第一次受到公开讨论。德威特后来成为了埃弗莱特最有力的拥护者，他也跟惠勒一样对量子引力着魔。在与惠勒一起等待要转机的航班时，德威特提议就用薛定谔早在1925年对待氢原子的方式对待引力。惠勒急切想要发展起“量子引力动力学”（或者，今天更通常的叫法是“几何动力学”）理论，好与他那出名学生费曼的量子电动力学相比肩，所以充满激情地鼓励德威特做这件事。德威特照做了，他不多久之后在普林斯顿高等研究院度过了一些时间，与惠勒在普林斯顿大学比邻，这样他有了更多机会把他的想法和进展与惠勒进行讨论。所得到的结果是为宇宙量子力学波函数制定的一个薛定谔式的方程，但有一个显著的区别：薛定谔方程确定的是比方说电子的波函数在时间中会怎样发展，但在德威特的版本中，也就是人们所知道的“惠勒-德威特方程”中，跟这一点相对应的则是零。似乎宇宙的波函数所描述的是一个永不变动或静态的、一个没有时间的宇宙，“在量子引力动力学中从来不会有任何东西发生”
。德威特总结道：“量子理论永远不会产生出任何东西，只有一幅这个世界的静止画面。”
Wheeler & Ford 1998， p. 149.
Wheeler & Ford 1998， p. 248.
See e. g. Misner， Thorne & Wheeler 1973， p. 1181.
Wheeler & Ford 1998， p. 350.
时间消失的原因与电子轨道从一般人所知道的量子力学中消失的原因相似，海森堡的黑尔戈兰岛传奇就是因这种困扰而起。由于电子的波动性之故，它的位置和动量无法同时以任意精确度来确定。现在，引力，也就是时空曲率必须量子化，空间和时间本身必须被赋予波动性。在量子版的广义相对论中，正像惠勒十年前设想的那样，时空可能会消融成一种泡沫似的结构：“不仅仅是粒子们无休止地冒出又消失，而且连时空本身也被搅动成一种扭曲几何的泡沫。”
这种情况会带来戏剧性的后果。惠勒预料“这种涨落会剧烈到连左和右都不复存在，没有前也没有后。普通意义上的长度概念会消失。普通意义上的时间概念会蒸发掉”
。为了能在这种状态下得到相当于位置和动量的某种东西，德威特把四维时空分解成一摞三维空间，就像一摞纸牌一样。于是，标准量子力学中所说的位置变成了空间的内部曲率（就像纸牌上的图画被扭歪），而动量则变成了第四维度中的外部曲率（就像纸牌被折弯）。时间就像一个计数器或刻度，用于标示这摞纸牌中可以有的连续空间。
现在记住在标准量子力学中，不再有电子轨迹来按顺序描述粒子的连续位置或事件了，而各个单独的位置或事件还在。跟这个一样，在德威特处理量子引力的方式中，他那一摞空间化为了各个单独的空间，而且时间消失了，因为它标志着连续空间的顺序（或把它们“参数化”了）。因此，“时空被搅和成了量子泡沫，空间和时间事实上失去了意义。当我们把量子理论和广义相对论这两个20世纪最伟大的理论调和起来的时候，我们不能不得出结论，时间是个次级概念，是个衍生出来的概念”
，惠勒解释道。
Baggott 2011， p. 370.
Baggott 2011， p. 371.
当玻尔发展出他对薛定谔波函数的诠释的时候，他采用了一个现成的、经典的测量装置。德威特很快就意识到，在他对引力进行量子化的努力中，这一策略是无法利用的：“在这里……整个宇宙就是审看的对象；不存在经典意义上的观察点，因此，这个诠释问题必须从头开始重新论证。”
而这就将德威特带回到了埃弗莱特的诠释：“埃弗莱特观点是个非常自然的观点……有可能埃弗莱特的观点不仅自然，而且切要。”
那个显而易见的问题依然还在：人如何才能理解得了一个没有时间概念的宇宙呢？而且为此目的，时间还能被重拾起来吗？
搜寻消失的时间
Barbour 2011， p. 2.
朱利安·巴伯（Julian Barbour）揭示出的关于时间的非真实性自带一个令人头痛的问题。那一年10月初的一个早晨，当他在巴伐利亚阿尔卑斯山的满天星斗下醒来时，他立刻就明白他没法到达山顶了：“我仍然生动地记得猎户座和其他那些冬天星座的明亮群星在10月的黎明前高悬于空中。不管有没有那些群星，我都头痛得厉害，爬不了山了。”
在他的朋友儒尔根出发去爬山的时候，巴伯服用了两片阿司匹林又回到他的铺位去了。
Barbour 2011， p. 2.
等了他一个小时，也许是两个小时之后醒来的时候，他的思绪回到了保罗·狄拉克——这个人发展出了相对论版的量子力学——的一篇文章上，这篇文章是他一天前在火车上读到的。在这篇文章中，狄拉克在质疑爱因斯坦的时空概念从本质性上来说是否成立。“而这又引发了一个更为本质性的问题：时间是什么？在儒尔根回来之前，我被这个问题困住了——而且现在依然困在里面。”
巴伯回忆道。
Barbour 1999， Location 179.
Barbour 1999， Location 179.
Barbour 1999， Location 218.
Barbour 2009.
Saunders 2000.
Saunders 2000.
巴伯一开始质疑的是费曼说的“时间是没有其他事情发生时所发生的事情”
这句话是否正确。巴伯深度思索下去，倒觉得时间也许是“除了变化没别的”
，这意味着“时间根本不存在，而且动态本身就是纯粹的幻象”
。时间在经典物理学中已经是多余的了，难道不是吗？描述动态的时候，就描述其与其他动态的关系难道不就足够了吗？比如一个物体所处的某个位置恰好对上钟表指针的一个特定位置？巴伯意识到，“我们确实是从动态中把时间抽象出来的”
。巴伯对这一时间的非真实性问题思索了35年，最终把他那些思想浓缩为一本畅销书。他把他那没有时间概念的宇宙恰到好处地称为“柏拉图尼亚”，而且还在其间提到了厄琉西斯秘仪。牛津哲学家西蒙·桑德斯评论道 ，“时间的终结”，“是像黄金般宝贵”，是“大师之作”
。然而他仍然困惑：“那么看来时间并不存在……但是如果没有时间，那我们怎么解释它好像确实存在这个事实？……我真的不知道这到底有没有道理。”
惠勒-德威特方程为解决这一难题提供了钥匙。
Barbour 1999， p. 70.
Barbour 1999， p. 264.
Kiefer 1994.
起初，巴伯发展他的思想的时候没有去多想量子力学。就在1971年时巴伯还写了“我想不出对量子力学的应用”
。当他最终想出来的时候，他发现他的“德国物理学家朋友”
，H. 迪特尔·蔡赫和蔡赫的学生克劳斯·基弗尔已经得出了非常相近的结论，虽然出发点是一个完全不同的方向。蔡赫和基弗尔所做的是，从没有时间概念的惠勒-德威特方程着手，然后试着找出一个参数，可以把它理解为一种“内在时间”，类似于钟表指针的各种状态那样。基弗尔意识到，“首先，也是最重要的，是有必要从惠勒-德威特方程中引申出标准的时间概念……作为一个近似概念”
。但是时间究竟是怎样重新获得的？
Zeh 2012a， Location 3811.
Kiefer 2009b.
Kiefer 2009b.
Kiefer 2009b.
在第3章里我们知道了是退相干把经典物理学特性呈现出来，也是它使物质产生出来。以同样的方式，量子退相干现在又使时间产生出来。实际上，要达成这一目标，蔡赫可以再一次得益于他的惊讶，他的惊讶在之前很多年已经帮助他发现了量子退相干，当时他百思不得其解，一个不含时原子核怎么才能被近似成由含时构件组合而成的？当基弗尔和蔡赫对德威特的没有时间的宇宙采用了一种与此相类似的方式时，他们发现，在那个本质上没有时间概念的整体中，一旦当观察者只专注于其中仅仅一部分的时候，时间其实是可以显现出来的。当忽略掉不相关的微小密度波动或引力波时，量子退相干的过程会创造出一个近似的、显现出来的时间。他们发现，这时包括观察者在内的宇宙其余部分就表现为带着一个显现出来的时间参数，人们可称之为“时间幻象”。不仅如此，它还会不可避免地指向宇宙扩张的方向，而且假如因为某个原因宇宙扩张停止了的话，时间甚至也会停下来。从这个意义上来说“宇宙的时间是它自己定义出来的”
，尽管它是个显现出来的，非本质性的现象，是从一个特定视角体验到的。“这有多种意义，其中包括：量子引力在本质上是没有时间性的；半经典物理学上的时间是近似性的；以及熵值是与宇宙的大小关联着的。”
基弗尔解释道。他强调说，“认识到世界是没有时间的这一本质，对于通常概念中的时间，我们就既能看到它的显现，也能看到它的限度”
，并且接着说：“惠勒-德威特方程……在具有本质性的普朗克尺度上也许成立也许不成立”——普朗克尺度是巨大的能量，在这个尺度上人们假定量子引力效应会变大，“但只要量子理论普遍有效，它至少作为一个近似方程就能成立……在这个意义上，它就是个最可靠的量子引力方程，即使它不是最具本质性的一个”
。
Kiefer 2009b.
Barbour 2009.
Rovelli 2009.
Rovelli 2009.
到头来我们是在一个古怪的量子世界里。“在量子引力中，世界的本质是没有时间的，也不包含经典物理学部分”
，基弗尔总结道。巴伯同意：“量子宇宙是静态的。什么都不发生；只有‘是’而没有‘成为’。时间流逝和物体运动都是幻象。”
“把时间忘了吧”
，卡洛·罗威利也这样鼓励人们。他是畅销书《物理学七堂课》的作者，也是“圈量子引力论”之父中的一位，其理论是弦理论的主要竞争对手，在争夺量子版引力理论的地位。虽然不可否认，时间对我们来说是一项基本体验，但是它再也不被理解为宇宙的一种本质特性了。反而，时间是存在于体验者眼里，是我们望向宇宙时使用的视角的一个特性。虽然罗威利承认“时间的概念对于我们来说极其自然”，但是他强调，它之所以能成立，“只是因为它植根于我们直觉的方式与其他直觉印象是一样的，因为它们都同样是这个我们生活惯了的小花园的特性”，就跟“绝对同时性，绝对速度，或地球是平的以及有绝对的上和下”
这些想法是一样的。
Saunders 2000.
Zeh 2012a， Location 4150.
没有时间的宇宙这个概念很难吞咽，甚至对于能把它琢磨出来的那些思想家们也是一样。哲学家桑德斯第一次碰到巴伯、基弗尔、蔡赫和罗威利得出的那个宇宙中没有时间的概念时，他写道“那听着像疯话”
。真的，正如蔡赫所指出的，量子引力中这层直白意思基本都被视而不见了：“几乎所有对量子引力作出过贡献的科学家似乎都把无时间性这一方面（量子理论的许多其他方面也一样）理解为完全是形式上的。”
但是，力争对宇宙本质作出描述的量子宇宙学是没有时间概念的，这真就那么令人吃惊吗？要回答这个问题，我们要再次退回到我们在上一章中讨论过的，“本质性的”究竟是什么意思。我们再一次退回到熵。
熵和时间的种子
我们第一次介绍熵的时候就指出过，它有点像一种用来测量无知的尺度，或者也可以反过来表述：在对自然界的描述中，出现的熵值越小，就代表它的内在机制信息被丢弃的越少，这项描述也就越带本质性。可以把熵值大小理解为对本质性的量化标示。
Zeh 2012b， p. 205.
在那个时候我们没有提到的是，熵与时间有着密切的关系：根据著名的“热力学第二定律”，熵是应该随着时间增加的——除非它已经达到了最大值，或者由于其他什么地方的熵增加得更多，从而迫使它减少。例如，在一篇“关于时间之箭的公开问题”（Open Questions Regarding the Arrow of Time）的文章中，蔡赫强调，“热力学第二定律通常被视为时间之箭的主要物理体现，以它为依据可以推导出许多其他结果”
。
于是，时间的方向通常可以从熵的增加情况指认出来：当我们看见一个杯子从桌子上掉下去，并且在地板上打碎，我们不会为此而吃惊（尽管我们也许会发火）。相反，当我们看见地板上的一堆玻璃碎片开始组合成一个杯子，并且跳上桌子，我们通常会假定我们在观看一部倒着放映的电影，尽管这个过程从原则上来讲是有可能的。只是，碎杯子周围空气分子的动势不太可能击打那些碎片，让那杯子先是重新攒起来，然后又被推回到桌子上。其原因又是，物品被破坏的状态（或者叫“微观状态”）比物品完好的状态多得多：如果你把一辆汽车从悬崖上推下去，你可以料想会有一地乱七八糟的螺丝、撞烂了的金属和碎玻璃；但是同样把螺丝、撞烂了的金属和碎玻璃扔下去想得到一辆完好的汽车，你得不停地尝试。我们通常体验到的时间的流逝，是由可能性较少的宏观状态向可能性较高的宏观状态演进的过程，它的典型表现就是毁坏与平衡。
在这一背景下经常被忽视的是，熵是受制于某些随意性的，因为它取决于你对宏观状态的定义。如果你回过头去看看第6章那个示意图所描绘的一辆汽车可以有的各种状态，正常情况下的共识会把左上角的图像认作“没坏”。然而这是由于多数人把目的与汽车联系起来的结果：想要驾驶它。如果有人想要一辆汽车的目的是用车轮来踢足球，或者拿玻璃碎片来切割什么东西，那么某一种微观状态也可以（而且更合适）被定义为“没坏”。
现在，由于熵增加表示时间的流逝，这就意味着，时间本身不是别的，只不过是熵在增加。从这个观点看来，熵就构成了我们所感觉到的时间之箭。如果，就像上面论证过的，熵是望向宇宙的一种粗颗粒且有些随意视角的一个特性，而且如果描述了自然界本质的量子宇宙，它的熵在消失，那么由此看来有可能，量子宇宙作为一个整体来说是没有时间的。这正是在量子宇宙学中发现的东西。
Kiefer & Zeh 1994.
Byrne 2010， p. 158.
DeWitt & Graham 2015， p. 73； Byrne 2010， p. 158.
用青蛙的视角观察宇宙就引导出了一个非消失中的熵（以这一视角看来），于是时间之箭就显现了出来。正如基弗尔和蔡赫在一篇合著的文章中写的，“准经典物理学的特性（包括时空）从波函数中……显现出来，依赖于所有‘不可逆’过程中最具本质性的过程……——也就是，……依赖于量子退相干”。 “量子退相干，” 他们解释道，“决定了哪类特性以……波函数分支的形式显现出来成为特定的‘世界构件’，比如那些带有确切时空几何性状的构件。”
在量子宇宙中，时间不具本质性，它是我们用粗颗粒视角观看自己所处环境的一个结果。实际上，这层关系埃弗莱特已经提示过了。在他的传记作者彼得·伯恩从他儿子马克·埃弗莱特（Mark Everett）的地下室里找到一份手写草稿，在上面埃弗莱特强调，“自然进程貌似的不可逆也被认为是一种主观现象，与观察者从根子上失察了信息相关联，仍然是在有确定性的、总体上可逆的范围之内”
，而在这篇论述的正版中他澄清道，这类“不可逆现象……是由于我们对相关系统掌握的信息不完整，而不是由于系统自身的任何内在固有行为造成的”
。
通过量子退相干的方式，对我们经典物理学的一项疑似本质特性进行具体推导，迄今唯一真正实现的是使时间显现了出来。因此就有可能以此作为一个合适的范例，启发出类似的方式，使其他一些本质特性，例如对称性和守恒定律之类从一个本质性的量子理论描写中显现出来。但是，爱因斯坦理论中空间与时间的密切关联该怎么办呢？如果一元论是正确的，而宇宙中又仅仅只有一样东西，那么谈论它的所在位置又意义何在？这个位置跟什么东西相参照？事实上，量子引力的尖端研究现在似乎在提示，空间，跟时间和物质一样，可能不具本质性而也只是显现出来的——这是个新的研究领域，它的成长源自要奋力弄懂宇宙中一些最奇异的怪物：黑洞。
处理黑洞信息的神秘之处
黑洞位列广义相对论最古怪的预测之中。这不是说它们罕见：每颗恒星，如果它的质量大于三个太阳质量，它的寿命终结之后就会成为一个黑洞，而且事实上宇宙中的所有星系，包括我们的银河系，在它们的核心地带都有巨型黑洞，每个可达几百万甚至几十亿个太阳质量。
但什么是黑洞？而且为什么爱因斯坦的理论提示了它们的存在？爱因斯坦在1915年发表他那些广义相对论方程时，他一开始相信它们是无解的。但不到两个月以后，德国裔犹太物理学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）就拿出一个解——由于此时的史瓦西正作为一名第一次世界大战的志愿兵战斗在德俄前线，这项成就更加显得了不起。作为一名德国犹太人和公务员，史瓦西迫切地想证明自己是个真正的爱国者。令人唏嘘的是，仅仅几个月后史瓦西遭受了一场罕见的自体免疫疾病，成为一名残疾老兵被收治住院，几个星期内就去世了。事后想来，可能更糟的是，史瓦西的牺牲不值得。二十年之后他的孩子们被驱赶出了这个国家，而且他的一个儿子在纳粹德国迫害犹太人的过程中选择了自杀。
Misner， Thorne & Wheeler 1973， p. 876.
史瓦西的解描述了像恒星或行星这类球形质量周围的引力场。但是这个解有一个有趣的特征：当这个球形被压缩至某个值的时候，也就是那个所谓的“史瓦西半径”，它就形成一个黑洞。黑洞的特殊之处在于它们有极度弯曲的空间和时间：在史瓦西半径上，引力变得如此之强，任何东西，甚至是光，都被拉进黑洞里边。不论什么落进黑洞，绝无回头路，从史瓦西半径开始，黑洞就变成了一条单向马路。要是这么看的话，黑洞似乎是一个相当复杂的物体，是由所有那些被吸收进来的杂七杂八的东西构成的。然而令人吃惊的是，实际情况正相反：史瓦西黑洞是以其质量为特征的，仅此而已。后来，不同种类的黑洞被发现，特征是带电荷和能旋转，但也就这样。黑洞完全就是以它们的质量、电荷和角动量为规格。“黑洞没有头发”
，约翰·惠勒和他的学生查尔斯·米斯纳和基普·索恩在他们著名的关于引力的教科书中形象地描绘出这一发现。
Bekenstein， PRD 7 （1973） 2333.
Hawking 1993， p. 65.
Hawking 1993， p. 54.
Baggott 2011， p. 375.
由于这个缘故，掉进黑洞的东西就消失了——至少在1970年代人们就是这么认为的。而且至少在原则上，这一丢失的信息可以被理解为熵。事实上在1973年，惠勒的博士生雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）注意到“黑洞物理学和热力学之间有几样相似之处”
，比如说，熵，可以与黑洞地平线的区域联系上。这一假说是建立在三年前斯蒂芬·霍金的一项成果的基础之上的：就像熵一样，依循热力学第二定律，“地平线区域不会减少”
。霍金解释道，“黑洞与任何其他东西互相作用的时候，这个区域永远都会增加”
。但霍金还是不愿意从字面上理解熵和黑洞的表面积之间的这种类比。毕竟，一个带有熵值的黑洞理应也有温度，因而就能辐射，而这一情况又被认为是荒谬的。霍金觉得，贝肯斯坦“把我的发现用错了地方”
。只是当他对黑洞附近的量子场进行了分析，并发现——与预料的相反——黑洞的确散发出辐射以后，霍金才改变了他的想法。霍金的研究结果是第3章中提到的那种更加普遍的昂鲁效应的一个特例。这个现象是以惠勒的学生威廉·昂鲁1976年的一篇论文命名的，它的意思是一个加速中的观察者会在真空中看到粒子。就像根据广义相对论，引力可以被理解为加速，任何试图逃离黑洞的观察者预料都会看到一股粒子流从黑洞中倾泻而出。这些粒子源自量子场理论中的真空，这个真空不是被想象为空空如也，而是像一锅“虚拟粒子”的热汤忽而现出忽而消失。在接近黑洞地平线的极端引力场中，这种量子涨落可以把能量吸出黑洞，从而把它们的“虚拟粒子”变成真正的辐射。
但是霍金的发现只是使黑洞变得更加神秘。在像马吃草料般把恒星和其他天体吞噬掉之后，人们认为这些星系怪兽这下该要化解为辐射，并且最终消失。这就引发了一个问题，之前落入黑洞的所有那些信息怎么样了，也就是消失在黑洞地平线后面的所有那些恒星和其他东西的特征。霍金相信它会就那么简单地消失掉——然而这个答案与量子力学相左：就像在物理学中没有任何东西可以无缘无故发生，信息也不可能简单地凭空消失。
直到1990年代中期，这个难题才由杰拉德·特·胡夫特（Gerard ’t Hooft）和莱昂纳德·萨斯坎德提出了一个解决方案。这个方案是以黑洞的一个经常被忽视的特征为基础的。黑洞通常被描述为“贪婪地吞噬落向它那个方向的一切东西”，这确实就是一个落入黑洞的观察者会体验到的，但是留在黑洞之外没动的一位观察者会见证到一个完全不同的故事。从她的视角来看，地平线上强大的引力场把时空都折弯，以至于强烈到时间都停顿下来。于是，从这位观察者的视角来看，从来没有任何东西落入黑洞，而且被看着落向黑洞的东西反而就在黑洞地平线上冻结住了。
那么谁才是对的？特·胡夫特和萨斯坎德拿出来的回答是所罗门式的，还是受到玻尔的互补性概念启发的：也许两者皆对。如果按照玻尔的理论，一个电子既可以是粒子，也可以是波，取决于怎样去观察它，那么就可能一个东西既在黑洞里面，也在它的地平线上。对于外面那个观察者，信息从来没有进入黑洞，而且可以在黑洞蒸发过程中随着它所散发出来的霍金辐射再次离开黑洞。这时黑洞里面就会有点像一张全息图片——一个三维图像，你可以把它理解为由储存在二维地平线上的信息产生出来的。
这套关于“黑洞互补性”和“全息原理”的说辞，在15年间一直都是个寻常认知。1997年，这一思想从弦理论得到了意想不到的支持，于是得以强化。在那个时候，已经发现了各种版本的弦理论，研究人员试图从它们之间的关系中理出头绪来，这就威胁到了弦理论作为量子引力理论一个独特候选方案的地位。他们的做法是，找出各种理论之间的关系，让它们能够互相解释或标示出它们之间的关系图。其中一个这种关系是由阿根廷人胡安·马尔达西纳（Juan Maldacena）提出的，他假设了两个玩具宇宙之间的往来通信，其中一个宇宙有引力，另一个没有，空间维度的数量也不一样。让他的同龄人大为惊叹的是，马尔达西纳的设想似乎暗示了一个完整的、带有引力的空间宇宙，完全可以被看作是从它体积的边界表面定义出来的量子场理论所产生出来的一幅全息图。［更具体来说，马尔达西纳假设了一个负真空能量，这就意味着一种叫做“反德西特（Anti-de Sitter）”或简称“AdS”的几何学，而且还把它与一种叫“共形场理论（conformal field theory）”或简称“CFT”的特定量子场理论互相联系上了。］作为一个副效应，这一关系允许物理学家们在这两种理论框架之间跳来跳去，于是在一个理论框架中被认为无法解决的问题，到另一个里面就可以行得通。马尔达西纳的发现令人想到，就像黑洞一样各种宇宙都可以被理解为全息图。反过来，黑洞也可以被用来模拟各种宇宙（当然是以大为简化的方式）。马尔达西纳的论文不久被采纳为全息原理的最佳例子，而且很快成为了高能和粒子物理学史上最受欢迎的论文，到2020年累计被引用了两万次以上。被称为“黑洞信息悖论”的问题似乎得到了解决。黑洞可以通过它们的地平线来定义，而黑洞里面发生了什么，看来似乎可以忽略掉。
Polchinski 2016.
Polchinski 2016.
Polchinski 2016.
Polchinski 2016.
直到2012年，量子力学的另一个问题出现了。艾哈迈德·阿姆黑利（Ahmed Almheiri）、唐纳德·马洛夫（Donald Marolf）、约瑟夫·波钦斯基（Joseph Polchinski）和詹姆斯·萨利（James Sully）意识到，为了要以霍金辐射方式传输信息，不仅它的量子必须得互相纠缠起来，而且它们还必须与当初被吸进黑洞的那部分原本的量子涨落纠缠起来。但是量子纠缠只能是“一夫一妻制”的，量子物理学家们发现：粒子只能与一个“伴侣”完美关联，不能与两个或更多“伴侣”关联。为了澄清这个问题，波钦斯基把黑洞的蒸发比作了燃烧中的煤，它产生出由光子散发出的热：“先出来的光子与剩下的煤是量子纠缠着的，但是到最后……”
，这个燃烧体的所有信息都随着辐射出来了。波钦斯基指出，“燃烧过程把任何起始信息都搅烂了，使它很难解码，但从原则上讲它是可逆的”
。现在，“对霍金所说的理论，一开始的反应通常是，黑洞应该像任何其他热系统一样”
，波钦斯基解释说，“但是这里有一个区别：煤炭没有地平线。”正如波钦斯基强调的，“先从煤炭里跑出来的光子是与里面的激发状态纠缠着的，但是那种激发状态可以把它们的量子状态烙印在后来往外走的光子上。黑洞的情况就有所不同，它内部的激发状态是在地平线的后面的，不能影响到后来的光子的状态”
。于是，要把落入进去的信息提取出来并把信息保留住，就必须设法把落入进去和往外走的量子涨落之间的量子纠缠切断。用几位作者的话来说，其结果如同“一出大戏”：巨大的能量释放出来，就好比是地平线上的一道“大火墙”。然而地平线上的这么一道火墙会使爱因斯坦原本的起始点彻底作废，也就是关于在自由下落时是感受不到引力的那项观察。黑洞信息处理的物理学看似又回到了1的平方。
需要有新的想法，而且到头来会出自对时空和量子力学之间的关系对它们进行重新考虑。
ER=EPR?
火墙悖论是黑洞时空中粒子的位置与量子纠缠有冲突的结果。于是研究人员最近开始猜测时空与量子纠缠，这两个通常被理解为各自独立的概念，会不会存在一种隐态关系。如果这是真的，那么量子纠缠中自带的非定域性就可能是时空自带的，这会戏剧般地影响到我们对空间本身的理解。
黑洞和量子非定域性之间的这种关联中，有一个概念以“ER=EPR”这句口诀为人所知。这里的“EPR”指的是，爱因斯坦（Einstein）-波多尔基（Podolsky）-罗森（Rosen）在1935年发表的关于量子纠缠的那篇著名文章。“ER”指的是爱因斯坦（Einstein）和罗森（Rosen）在同一年发表的一篇文章，讨论的是广义相对论中像虫洞一样的解决方案。
虫洞生起于广义上的黑洞时空。虽然留在黑洞外面的观察者们永远看不到任何东西落入黑洞，但是一个自由下落的观察者却可以毫无问题地穿越地平线，只是再也回不来。这点让人吃惊，因为史瓦西时空描述黑洞的时候并没有把一个特定的时间方向单列出来。于是，对于每个挑定了时间方向的特定解决方案（比如，那些允许落入一个黑洞但不能从它那里逃脱的方案），应该还存在着一个相应的时间反演解决方案。换句话说，如果存在着一条进入黑洞的单向马路，从外面穿越史瓦西半径，就应该还有另外一条单向马路允许从里面穿越史瓦西半径。事实上，一旦穿越了地平线就没人能从黑洞逃脱，但是那些描述了黑洞的时空可以为任意的观察者进行扩展，使它能够允许以向外的方向穿越史瓦西地平线，只是那个地平线现在把黑洞外面的那片区域连接到一个假想的白洞（可以从它那里逃离但永远不能从那里进去），或连接到一个平行宇宙的门户。正如爱因斯坦和纳森·罗森在他们拿出EPR悖论之后简单证明过的那样，这一平行宇宙是通过一个“爱因斯坦-罗森桥”，或者，用现代术语来说，一个“虫洞”，与我们自己的宇宙连接起来的。虫洞后来在科幻作品中流行起来，作为一种用于星际旅行的比光速更快的装置（一种天然存在的远程搬运工具），或甚至用于时间旅行到过去，然而最开始时的虫洞是不能穿越的：没有人，哪怕连一个粒子都不能真的从它里面通过。
Maldacena & Susskind 2013.
虫洞和量子纠缠其实有一样共同之处，“定域性似乎在量子力学和广义相对论面前都遇到了挑战”
，正如马尔达西纳和萨斯坎德所论证的。然而，在胡安·马尔达西纳给莱昂纳德·萨斯坎德的一封电子邮件中首次用到的“ER=EPR” 这项指认，乍看之下像一堆胡言乱语。量子纠缠道出了量子系统的囫囵整体特性，从而揭示出它们的构成部件之间的非定域相互关系，虫洞概念则像是时空把手，可以把宇宙中相距遥远的区域连接起来。前者是个普通量子现象，不允许有比光速更快的信息交换；后者是纯粹假想的、奇异的时空几何学，被人们宣扬为一种超光速旅行和时间旅行的工具，也通常被认为不稳定或者与物理法则不相容。萨斯坎德无视埃弗莱特和玻尔对量子力学的各自解释基于绝对相反的理念，声称“ER=EPR”就意味着“埃弗莱特=哥本哈根”，这是于事无补的。
然而，埃弗莱特的多世界以及宇宙膨胀论预言的，且已与弦理论景观相整合的多元宇宙之间存在着并行不悖之处，从此处着手去理解这个“ER=EPR”猜想，它就有了可以说得通的地方。正如第6章中提到过的，包括安东尼·阿奎尔、迈克斯·泰格马克、野村泰纪、拉斐尔·布索和莱昂纳德·萨斯坎德在内的研究人员们主张过，埃弗莱特的平行现实和预期会从永恒宇宙膨胀中涌现出来，且估计能适用于弦理论所允许的物理学法则的所有可能变体的“泡泡宇宙”或“婴儿宇宙”，都只是无二无别的同一个东西——因为这两种情况都囊括尽了可能有的现实空间。现在，虽然不同“婴儿宇宙”之间的任何连接只能在虫洞——也就是通过时空中的捷径——的帮助下实现，但是像粒子处于“半此”和“半彼”状态，或薛定谔的僵尸猫这类量子叠加状态，则确实真的连接着不同的埃弗莱特分支或“多世界”。而且量子叠加，正像我们在前面已经看到过的，可以被理解为量子纠缠的一种特定形式，即在占位空间中的量子纠缠。如果虫洞连接着不同的“婴儿宇宙”，量子纠缠连接着不同的埃弗莱特分支，而且两者都是一样的，那么也许虫洞和量子纠缠真的可以关联上。
Maldacena & Susskind 2013.
Maldacena & Susskind 2013.
Maldacena & Susskind 2013.
Maldacena & Susskind 2013.
Maldacena & Susskind 2013.
马尔达西纳和萨斯坎德大胆宣称，“任何一对量子纠缠中的黑洞都将被某种类型的‘爱因斯坦-罗森桥’连接起来”
。不仅如此，对于马尔达西纳和萨斯坎德来说，虫洞“是量子纠缠的显现”
，意为不仅被虫洞连接着的黑洞是处于量子纠缠中的，而且量子纠缠中的黑洞也是被虫洞连接着的。这几位作者是这么写的，他们“甚至更进一步，宣称即使是一对处于量子纠缠中的粒子，在量子引力理论中也一定有一个‘普朗克桥’在它们之间，尽管它可能是一个非常量子力学式的桥，无法用经典几何学来描述”
。那么用相当一般的字眼来说，任何处于纠缠中的量子系统都可以被理解为通过虫洞连接着，反之亦然。这些虫洞也许能帮助避开黑洞地平线上那些名声不佳“火墙”，因为它们把黑洞的内部与外面的霍金辐射连接在一起。黑洞里面的和外面的粒子可以被认为是无二无别的同一个，就像你可以两次看到同一颗恒星，一次是直接看过去，另一次是通过虫洞看过去。马尔达西纳和萨斯坎德解释道，“根据ER=EPR法则”，黑洞“是通过一个复杂的带有许多出口的‘爱因斯坦-罗森桥’与向外离开的辐射相连接的”
——这幅景象被比作一只八爪鱼：“这些出口把桥与黑洞，以及与辐射量子连接起来。”
Susskind 2016.
Susskind 2014.
而且萨斯坎德还没止步于此。他把这一发现概括成广义相对论和量子力学之间的一种普遍关系。“所有这一切给我的启发，以及我想给你的启发，”萨斯坎德在别的地方写道，“是量子力学与引力之间的关系要远远比我们（或者至少比我）能想象到的要紧密得多。量子力学必不可缺的非定域性与广义相对论潜在的非定域性并行不悖。”
根据马尔达西纳和萨斯坎德，量子纠缠和虫洞是同一回事。“如果说从最近在量子引力方面的研究工作中有什么学习收获的话，那就是几何学和量子力学是如此不可分割地结合在一起，以至于其中无论缺了哪一个，另一个都不再有意义。”
萨斯坎德总结道。
Musser 2020.
关于究竟应该多么接近字面意思地看待这些虫洞，物理学家们存在分歧。但是似乎有一个共识，那就是它们都表明时空有非定域特性。截至2020年，利用虫洞和在黑洞中涌现的“婴儿宇宙”这些概念，物理学家们再一次乐观起来了，觉得黑洞信息悖论快要被解决了，而且从本质上来说不存在信息丢失。
最后，“ER=EPR”猜想与2009年和2010年几位不同作者发表的一系列论文不谋而合。虽然这些著作看起来都是完全独立产生的，但它们至少有两样东西是共同的：第一，它们全都离经叛道得厉害，它们的作者想使它们被接受并出版都有困难；第二，它们全都提出，时空不具本质性，而是被量子纠缠缝接在一起的。
时空出自量子纠缠
2010年1月，荷兰阿姆斯特丹大学的埃利克·韦尔兰德（Erik Verlinde）把一个黑洞的引力拉力与渗透力做了比较：在熵的驱动下液体穿透一层膜弥散开来。他的方法是以1995年美国人泰德·雅各布森（Ted Jacobson）在马里兰大学做的一项研究工作为基础的。雅各布森所做的工作是，采用黑洞热力学的逻辑，然后把它上下颠倒一下。从1970年代霍金、贝肯斯坦和其他人发展起来的那些关系起步，也就是把天体物理学怪兽与热和蒸汽的物理学连接起来的那些关系，雅各布森得以从热力学中推导出爱因斯坦那些方程，也就是广义相对论的理论支柱。15年之后埃利克·韦尔兰德又向前迈了一步，论证了引力可以被理解为一种“熵力”，一种完全由熵创造出来的力。
Verlinde 2011.
Verlinde 2011.
Verlinde 2011.
Verlinde 2011.
Verlinde 2011.
这类熵力是宏观效应，是由把熵最大化的倾向驱动的，它没有任何微观对等物。比如，弥散力拉动液体迎着引力穿过膜，以便与溶解在这些液体中的物质浓度相匹配。韦尔兰德提出，现在引力可能本身就是一种熵力。根据韦尔兰德，引力能够“从一个不知道有它存在的微观描述现象中显现出来”
。为了给他的提法添加佐证，韦尔兰德从两项观察着手：第一，是“自然界各种力中，引力显然是最为普遍的”，因为它“影响着一切带有能量的东西，也被这些东西所影响，而且是与时空结构紧密联系在一起的”
；第二，是引力法则“与热力学法则极为相似”
。热力学在19世纪是被当作信息和熵来理解的。于是韦尔兰德以此为出发点从信息中推导出引力：“当物质被挪动的时候，熵……的变化引发一个熵力，它……的形式就是引力。所以它的起源就在于微观理论要将其熵值最大化的这种倾向。”
韦尔兰德从黑洞物理学和弦理论的全息原理中采纳的一项关键假设是，与一个给定的空间体量对应着的信息量只能是有限的。韦尔兰德解释说，“空间原本就是起工具作用的，是用来描述粒子的位置和移动的。因此空间根本只是一个信息的储存空间”
。
Verlinde 2011.
Verlinde 2011.
有了这些素材，黑洞地平线之于引力就变成相当于膜之于渗透，而且，当少许信息融入黑洞的地平线时，引力法则就可以从熵值的增加中推导得出了。韦尔兰德总结道，虽然“从牛顿和爱因斯坦的定理中提取全息原理不容易，它在里面隐藏得很深”，“但是反过来，从全息原理着手，我们则发现这些众所周知的法则会直接而且不可避免地显现出来”
。其结果就是，“引力再也不是一种具有本质性的力”，而且“如果引力是显现出来的，那么时空几何学亦如此”
，韦尔兰德这样总结道。
Cowen 2015， p. 290.
与此同时，加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的马克·范·拉姆斯栋（Mark van Raamsdonk）一直在思索类似的一些想法，并想方设法把他自己的研究结果发表出来。麻烦在于他的论文被主流杂志一再拒绝，评审报告的意思都无异于认为他是个哪根筋搭错了的家伙
。当他向引力研究基金会举办的年度论文竞赛递交了一份比他原始的论文短些的版本以后，他最终成功了，而且胜出了。不只是这个颁发于2010年5月的一等奖，还随带着他的文章在《广义相对论和引力》（General Relativity and Gravitation）杂志上得到发表，这是之前拒绝过他论文的几家杂志之一。
Van Raamsdonk 2016.
Van Raamsdonk 2016.
Van Raamsdonk 2016.
Van Raamsdonk 2016.
与韦尔兰德一样，范·拉姆斯栋把他的论证建立在全息原理的基础之上，或者准确地说，马尔达西纳猜想之上。但是，他不是去研究黑洞的熵值所带来的引力拉力，而是从两个粒子的量子纠缠状态着手。有点天真的是，根据AdS/CFT猜想，把一个带有引力的AdS空间与一个不带引力的量子场理论或者CFT联系起来，这样一个状态在CFT里就相当于两个断开的时空之间的量子叠加状态。准确地说，是以1915年史瓦西发现的几何学为特征的时空之间的量子叠加，因为粒子是球形对称的。然而，范·拉姆斯栋得出的表述是带有由一个虫洞连接着的两个黑洞构成的单一时空。这么看起来，是粒子之间的量子纠缠在它们各自的时空之间创造出了一个连接。这一意想不到结果的原因是，一个观察者处于量子叠加中原本的两个时空中的任意一个时，会看到单一一个黑洞嵌在从外面过来的一个扁平时空里，它的霍金辐射源自对另一个时空的忽略——相当于量子图景中的量子退相干。范·拉姆斯栋得出了一个他称之为“了不起的结论”
：“这个状态……显然代表着断开连接的时空之间的一个量子叠加，可能也相当于一个以经典方式连接着的时空。”
他兴奋地意识到：“我们把互相对应的几何学连接到一起了！”
换句话说，“以经典方式连接着的时空的显现是与……量子纠缠密切联系着的” 或者“经典形式的连接通过量子纠缠而发生”
。
在那之后，范·拉姆斯栋就着手开展反向工作：把量子纠缠在它的量子场理论等效中调低来使连接着的时空断开。为达到这一目标，他依靠的是扩展应用了黑洞区域和熵值之间的关系，这一关系是由笠真生（Shinsei Ryu）和高柳匡（Tadashi Takayanagi）于2006年发现的，那时他们两人还是位于圣巴巴拉的加利福尼亚大学的博士后。
Van Raamsdonk 2010.
笠真生和高柳匡不是把自己限定于黑洞地平线，而是利用了AdS/CFT对偶，以能更加通用为目的来探索各区域和与量子纠缠相关的熵之间的关系。特别是，他们研究了当相对应的量子场理论之间的量子纠缠在慢慢降低时，两个空间之间的接触界面在发生什么。他们发现的是，接触界面的面积会缩小。不只如此，范·拉姆斯栋还查看了这两个空间各自携带的相互信息。他发现，对减弱的量子纠缠，这一信息会受到压制，好像它是通过一个重粒子经长距离传播过来一样。范·拉姆斯栋总结道，量子纠缠与远近程度相对应，两个量子场理论之间的零量子纠缠有效地掐断对应着的时空区域之间的连接，“我们可以通过按不同自由度进行纠缠的方法连接时空，也可以通过切断纠缠把它们扯开。让人浮想联翩的是，量子纠缠这一天然量子味的现象似乎在经典时空几何的显现中起到关键作用”
，他总结道。
Ouellette 2015.
Cowen 2015， p. 293.
Cowen 2015， p. 91.
范·拉姆斯栋把他的论文发布到因特网平台arXiv的“高能理论”栏目之前几个星期，布莱恩·斯温格尔（Brian Swingle），麻省理工学院的一名博士生，得出了本质上相同的结论，发帖到arXiv的“强关联电子”栏目。斯温格尔是用典型的在固态物理学采用的方法，他这样告诉科学作家詹妮弗·欧莱特（Jennifer Ouellette），并得出结论，“量子纠缠是时空织体”
。换句话说：“你可以把时空想作是由量子纠缠建造起来的。”
而且范·拉姆斯栋同意：“时空……只是一幅几何图画，展示出量子系统里面的东西是如何纠缠着的。”
Simons Foundation Website： https：//www.simonsfoundation.org/mathematics-physical-sciences/it-from-qubit/， accessed Aug 2nd， 2021.
Jaksland 2020， p. 9661.
范·拉姆斯栋和斯温格尔的研究工作显然切中了要害。2015年，美国西蒙斯基金会（Simons Foundation）发起了“It from Qubit（它源自量子比特）”倡议。这一倡议被认为是“领军研究人员中的一些人在这两个圈子里（基础物理学和量子信息理论）做出的一项大规模努力，以培育他们之间的沟通、教育和协作，从而共同推进两个领域，最终解决物理学中一些最深刻的问题”
。按照这种方式，我们所知道的空间就被理解为量子纠缠的一个后果，而量子信息科学则被用来解释弦理论学家和其他研究人员在引力方面的发现。在同一时间前后，正如“It from Qubit”倡议指出的那样，在arXiv的“高能理论”栏目里标题中含有“量子纠缠”这一术语的预印稿数量先是以几何级数增长，随之是爆炸式增长。量子纠缠——这种源自一体性的相关关系——已经取代了词条“创造世界的关系”
的地位，挪威物理学和哲学家拉斯姆斯·贾克斯兰（Rasmus Jaksland）作出如是的观察评价。
没有空间的物理学有更多的思路
这些席卷而来的进展，似乎揭开了量子纠缠与其显现出的、非本质性的时空之间越来越多的连接环节。在试图把物理学从它与空间和时间的牵扯中剥离开来的诸多思路之中，这些还只是一个样本。 它们以不断堆积的证据证明，这个一元论的基础超乎空间和时间之外。
Wolchover 2013b.
Arkani-Hamed & Trnka 2014.
Wolchover 2013b.
这类想法中有一个是由尼马·阿尔坎尼-哈米德和雅罗斯拉夫·特恩卡（Jaroslav Trnka）于2013年提出的，他们是从粒子物理学中推导出来的。两位作者发现了一种高效描述粒子相互作用的新奇方式，是借助于一种叫做“振幅多面体”的抽象几何学物体，都说它像一个“在更高维度中的珠宝”
。这一方式提供了又一种选择来替代通常在量子场理论中使用的费曼图解方式。费曼图解方式把粒子散射描绘成在时空中散播的粒子的树形示意图，但即便在内部线路上粒子也是无法被观察到的，而只是代表从开始状态出发到抵达最终状态的潜在可能性。与此不同的是，两位作者引入了“振幅多面体”，“一种新的数学物体，它的‘体量’直接算出散射振幅”
，这是确定粒子反应概率的基础。这一方法放弃了幺正性——就是没有东西会凭空消失和定域性，这两个概念是量子场理论的基石，然而在一个空间和时间都消解掉的宇宙中它们不再有任何意义。虽然“振幅多面体”还没有描绘引力，但是阿尔坎尼-哈米德很乐观，认为它也许能帮助阐明从一个超越空间和时间的理论状态中是如何涌现出空间和时间的。阿尔坎尼-哈米德告诉科学作家娜塔莉·沃尔乔弗，在他的方式中，“描述物理学时我们不能依赖那种老套的量子力学时空观……我们必须学习以新的方式谈论它。这项工作还只是处于朝那个方向发展的婴儿学步阶段”
。
Marletto 2021.
Constructor Theory Website： https：//www.constructortheory.org/what-is-constructor-theory/， accessed Sep 25， 2021.
Deutsch & Marletto 2014.
另一种从不同着眼点出发来利用潜在量子可能性的思路是牛津物理学家戴维·多伊奇和奇亚拉·马尔莱托（Chiara Marletto）提议的——马尔莱托称之为“能与不能的科学”
。“‘建构子’理论是形成物理学根本定律的一种新方式。它不是以轨迹线、初始条件和动力定律这些来描述世界的。在建构子理论中各种定律都是关于哪些物理转化是可能的，哪些是不可能的，以及为什么是这样的”
，他们为此所做的各项努力都体现在这个研究小组的网站上。“我们展示的是一种信息理论，完全是用哪些物理体系的转化是可能的，哪些是不可能的来表达”
，多伊奇和马尔莱托在一篇介绍他们的方法的合著论文中充实了其内容。
Gefter 2021.
Gefter 2021.
Gefter 2021.
建构子理论于是把目标设定为以说明什么是可能的以及什么是不可能的这种方法来改写物理学定律。建构子这一用语的英文“constructor”在这里指的是一种万能生产过程，它被比喻成一个“全功能3D打印机，可以构建任何物理性的物体”
，马尔莱托同意这个描述。她想象了这种理论框架如何能扩展成一个计算理论，或一个生命的定义：“万能建构子在它自带的能力库中有物理上允许的一切计算能力，这意味着它还是一台万能计算机”
，而且“生命的物理学会被看作是这一通用版万能建构子理论中的一个分支”
。
Deutsch 2010， pp. 551-552.
这个想法很明显受到量子力学的启发，其中埃弗莱特的万能波函数代表着一切有可能的东西的汇集。对于多伊奇——这位埃弗莱特诠释的早期拥戴者来说，要把可能性这一特性推广到物理学基础原理甚至更广范围，那么拿出建构子理论肯定就是显而易见的一步。就像多伊奇之前强调过的，要理解“概率和时间，还有存在和非存在的性质，以及自我、因果、自然法则、数学对于物理现实的关系——对于所有这些中的任何一样，你都必须要了解多元宇宙”。“学会用它的理念来思考，在那种理解的基础上构建，并把它应用到了解差不多一切其他东西之中去”
，他在2010年就已经这样鼓励过了。
最后还有一个更加直接一元论的方式，是数学家米歇尔·弗里德曼（Michael Freedman）提出的，他是1986年的菲尔兹奖得主，该奖经常被称为是颁发给数学家的替代诺贝尔奖的奖项。
Aspen Center of Physics Colloquium Announcement， E-Mail to the author， July 14， 2021.
Freedman & Zini 2020.
“那个极端究竟之问，‘环宇为什么不是一无所有而是有一些东西？’似乎求解无望，所以我们转而试着回答这么一个问题：‘为什么看起来有万千事物？’”
——弗里德曼在名为“由一个粒子而起的宇宙”的学术报告会上提出斯言。这场报告会是2021年7月15日在气派的阿斯彭物理研究中心举行的。在这一氛围下弗里德曼和他的工作搭档莫吉·肖克里安·齐尼（Modj Shokrian Zini）试图打破单一粒子量子力学的对称性，以期达成一个由相互作用着的构成部件组成的宇宙。弗里德曼和齐尼在一份2020年的预印稿中写道，“那颗单一粒子……可以……是这个故事的开始”
。
***
Hoffman. Donald D. The Abdication Of Space-Time. Edge： https：//www.edge.org/response-detail/26563， accessed Sep 25， 2021.
Jaksland 2020， p. 9689.
空间是不是由量子纠缠缝接到一起的；物理学是由超越空间和时间的抽象物体来描述的，还是由埃弗莱特的万能波函数代表的各种可能性空间来描述的；或者宇宙中的一切事物是否都回溯到一个单独的量子物体——所有这些想法都共有一种鲜明的一元论味道。目前很难判断，这些想法之中哪一个会提示物理学的未来，或者哪一个会最终消失。有趣的是，虽然本来像AdS/CFT这样的一些思路是在弦理论背景下发展起来的，但是现在关于全息理论和非定域量子引力的那些想法好像壮大到弦理论都已容纳不下了，而且弦在最晚近的研究中再也不扮演什么角色了。现在似乎已成共同思路的是，空间和时间再也不被看作是本质性的了。当代物理学不是以空间和时间为起点，把现成背景中已设置好的事情继续下去。相反，空间和时间本身现在被认为是一个更具本质性的“放映机现实”的产物。内森·赛伯格（Nathan Seiberg）是普林斯顿高等研究院的一位领军弦理论家，他所说出的这些想法不止他一人有：“我基本肯定，空间和时间都是幻象。这些都是原始的理念，一定会被某种层次更高的东西所取代。”
此外，在大多数提出时空是显现出来的方案中，扮演本质性角色的都是量子纠缠。正如拉斯姆斯·贾克斯兰指出的，这最终意味着，宇宙中再也没有单个物体了，每一样事物都是与每一样其他事物连接着的：“把量子纠缠当作构建世界的关系，就要以放弃可分离性为代价。但是那些准备走这一步的人可能就需要把量子纠缠看作本质性的关系，用它来构建这个世界（以及所有其他可能的世界）。”
这样一来，随着空间和时间的消失，一个统合起来的“太一”就显现出来了。
反过来说，从量子一元论的视角来看，量子引力带来的这种烧脑的后续局面，离我们并不遥远。早在爱因斯坦的广义相对论中，空间就已经再也不是个静态大舞台了，而源自物质的质量和能量。这与德国哲学家莱布尼茨的观点相似，后者是描述事物之间相对顺序的。根据量子一元论，如果现在，只剩下了一样东西，那就没东西需要安排或摆顺序了，在理论框架的最本质层面就再也不需要空间这个概念了。是“太一”，一个单独唯一的量子宇宙，产生出了空间、时间和物质。
GR： General Relativity的缩写，即广义相对论；QM：Quantum Mechanics的缩写，即量子力学。
Susskind 2017.
Carroll 2019b.
Sean Carroll’s Blog： https：//www.preposterousuniverse.com/blog/2016/07/18/space-emerging-from-quantum-mechanics/， accessed August 9， 2021.
莱昂纳德·萨斯坎德在一封写给量子信息科学界研究人员的公开信中大胆宣称：“GR=QM
”
，广义相对论不是别的，只是量子力学——这个百年老理论，一直极其成功地应用于各色各样的事物当中，但从来没有真正被完全理解。肖恩·卡罗尔指出，“也许把引力量子化就是个错误，而且时空始终就一直蛰伏在量子力学中”
。对于未来，卡罗尔在他的博客中建议说，“不是要把引力量子化，反而我们可能需要试着把量子力学引力化。或者，更准确但又更形象些讲，‘从量子力学中找到引力’”
。的确，看起来好像，如果量子力学从一开始就被认真看待，如果它被理解为不是发生在空间和时间中，而是发生在一个更具本质性的“放映机现实”中的理论，在探索量子引力过程中的许多死路可能已经避开了。如果量子力学中的一元论意味着这一有3000年之久的古老哲学，从古代就被信奉，在中世纪受到迫害，文艺复兴中复活过，在浪漫主义中被篡改过，早在埃弗莱特和蔡赫把它们指认出来的时候就得到了认可，而不是死抱住玻尔的实用主义诠释把量子力学降格为一个工具，那么我们可能在解密现实世界的真实基础之路上走得更远了。
然而这条路的尽头还不是这里。当我们看到了现代粒子物理和量子引力的潜在意义时，我们必然还会问出这样一个问题：那我们自己呢？在这个仅仅只是“一”的宇宙中，我们到底是什么角色？