我前面介紹的物理理論暇唾，盡管有些晦澀繁雜，并且有的問題仍舊懸而未決辰斋，卻已經(jīng)比過去更好地描述了這個(gè)世界策州。我們本該對此心滿意足，可事實(shí)卻并非如此宫仗。
在我們所了解的物理世界的中心够挂，存在著一個(gè)悖論。我說過锰什，20世紀(jì)物理學(xué)的兩顆明珠是廣義相對論和量子力學(xué)下硕。前者是宇宙學(xué)、天體物理學(xué)汁胆、引力波梭姓、黑洞以及其他許多研究的起源；后者則是原子物理嫩码、核物理誉尖、基本粒子物理、凝聚態(tài)物理等學(xué)科的基礎(chǔ)铸题。這兩個(gè)理論帶來了豐富的成果铡恕，奠定了當(dāng)代科技的基石琢感，徹底改變了我們的生活方式。但這兩個(gè)理論不可能同時(shí)正確探熔。至少依照目前的形式驹针，它們是相互矛盾的。
一個(gè)大學(xué)生如果早上聽了廣義相對論的課诀艰，下午學(xué)了量子理論柬甥，可能會(huì)覺得教授們犯糊涂了，或者懷疑他們是不是至少有一個(gè)世紀(jì)沒有交流過了其垄，不然為什么早上世界還是彎曲的空間苛蒲，所有東西都是連續(xù)的，下午它就成了一個(gè)能量量子躍動(dòng)的平直空間绿满？
悖論在于兩個(gè)理論都非常好用臂外。大自然就像一位年長的拉比，有兩個(gè)人跑去找他解決爭端喇颁。聽了第一個(gè)人的話漏健，拉比說：“你說得有道理∥耷＃”第二個(gè)人堅(jiān)持為自己辯解漾肮。拉比聽完對他說：“你說得也有道理厂抖【セ伲”拉比夫人在另一個(gè)房間聽到了他們的談話，大聲說道：“但是他們兩個(gè)不會(huì)都有道理吧忱辅？”長老認(rèn)真思考了一下七蜘，點(diǎn)點(diǎn)頭說：“你也很有道理∏蕉”
一群散布于五大洲的理論物理學(xué)家正在努力解決這個(gè)問題橡卤。這個(gè)研究領(lǐng)域被稱為“量子引力”，其目標(biāo)是找到一個(gè)理論损搬，也就是一系列方程——但首先是一個(gè)統(tǒng)一的世界觀——來解決現(xiàn)在這種“精神分裂”的局面碧库。
物理學(xué)已經(jīng)不是第一次面對兩個(gè)看起來完全對立的偉大理論了。而過去每一次成功地將相互矛盾的兩個(gè)理論統(tǒng)一時(shí)巧勤，我們的世界觀都產(chǎn)生了巨大的飛躍嵌灰。牛頓整合了伽利略的拋物線運(yùn)動(dòng)和開普勒的天體橢圓運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)了萬有引力颅悉。麥克斯韋將電和磁的理論結(jié)合起來沽瞭，提出了電磁場方程。愛因斯坦在解決電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的明顯沖突時(shí)剩瓶，發(fā)現(xiàn)了相對論驹溃。因此城丧，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種偉大理論之間的矛盾時(shí)只會(huì)興奮不已：這是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。我們是否可以建立一個(gè)思考世界的概念框架豌鹤，來兼容上述兩種理論呢亡哄？
在這里，在科學(xué)的前沿布疙，在人類認(rèn)知能夠抵達(dá)的邊界磺平，科學(xué)變得愈發(fā)迷人了，它閃耀在對原初想法的鍛造中拐辽，在直覺和嘗試?yán)锛鹋玻谀切┍贿x擇又被放棄的道路上，在不斷產(chǎn)生的熱情中俱诸，在于努力想象那些從未被想象過的事菠劝。
二十年前，這個(gè)領(lǐng)域還是一團(tuán)迷霧睁搭，現(xiàn)在道路已經(jīng)出現(xiàn)赶诊，喚起了大家的樂觀與熱情。然而道路不止一條园骆，因此還不能說問題已經(jīng)解決舔痪。多樣性引發(fā)了爭論，但這是健康的：在迷霧完全消散之前锌唾，相互批評锄码，各抒己見，是有益而無害的晌涕。解決這個(gè)問題的一個(gè)重要嘗試就是“圈量子引力”（Loop Quantum Gravity）這個(gè)研究方向滋捶，許多國家的研究小組都在從事相關(guān)研究。
圈量子引力試圖把廣義相對論和量子力學(xué)結(jié)合起來余黎。這個(gè)嘗試很謹(jǐn)慎重窟，它只使用這些理論中已有的假設(shè)，適當(dāng)改寫這兩個(gè)理論惧财，使它們相容巡扇。但它的結(jié)論相當(dāng)激進(jìn)：它又一次深刻地改變了我們看待現(xiàn)實(shí)世界的結(jié)構(gòu)的方式。
它的中心思想很簡單垮衷。廣義相對論告訴我們空間不是一個(gè)靜止的盒子厅翔，而是在不斷運(yùn)動(dòng)，像一個(gè)移動(dòng)中的巨大軟體動(dòng)物帘靡，可以壓縮和扭曲知给，而我們被包在里面。另一方面，量子力學(xué)告訴我們涩赢，所有這樣的場都“由量子構(gòu)成”戈次，具有精細(xì)的顆粒狀結(jié)構(gòu)。于是物理空間當(dāng)然也是“由量子構(gòu)成的”筒扒。
這正是圈量子引力的核心結(jié)論：空間是不連續(xù)的怯邪，不可被無窮分割，而是由細(xì)小的顆粒花墩，或者說“空間原子”構(gòu)成的悬秉。這些顆粒極其微小，比最小的原子核還要小幾億億倍冰蘑。圈量子引力用數(shù)學(xué)形式描述了這些“空間原子”和泌，也給出了它們演化的方程。它們被稱為“圈”或環(huán)祠肥，因?yàn)樗鼈儹h(huán)環(huán)相扣武氓，形成了一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，從而編織出了空間的紋理仇箱，就像細(xì)密織成的巨大鎖子甲上的小鐵圈一樣县恕。
這些空間的量子在哪里？它們不存在于任何地方剂桥，也不在“空間之中”忠烛，因?yàn)樗鼈儽旧砭褪强臻g∪ǘ海空間就是一個(gè)個(gè)引力量子相互勾連而成的美尸。世界又一次顯得更接近關(guān)系的集合，而非物質(zhì)的集合旬迹。
圈量子引力理論的第二個(gè)結(jié)論更為極端：在“空間是連續(xù)的火惊、物體存在其中”這個(gè)觀念消失后，“時(shí)間不受事物影響奔垦、一直流逝”這個(gè)基本而又原始的想法也不復(fù)存在了。這些描述空間和物質(zhì)的顆粒的方程不再包含“時(shí)間”這個(gè)變量尸疆。
這并不是說一切都保持穩(wěn)態(tài)椿猎，沒有變化。相反寿弱，它說明變化是普遍存在的犯眠，但我們不再能把這個(gè)基本過程形容為“一個(gè)瞬間接著另一個(gè)瞬間”。在空間顆粒的微小尺度下症革，大自然的舞步不再追隨唯一的樂團(tuán)指揮手中那根棒子揮出的同一節(jié)拍筐咧，每一個(gè)物理過程都有自己的節(jié)奏，獨(dú)立于鄰近的其他過程。時(shí)間的流逝發(fā)生在世界之內(nèi)量蕊，從構(gòu)成世界的量子事件之間的相互關(guān)系中產(chǎn)生铺罢，這些量子事件本身就是時(shí)間的源頭。
這個(gè)理論描述的世界和我們熟知的那個(gè)相去甚遠(yuǎn)残炮。這里不再有“包含”著世界的空間韭赘，也不再有事件發(fā)生“于其中”的時(shí)間。這里只有空間和物質(zhì)的量子持續(xù)相互作用的基本物理過程势就。我們周圍連續(xù)的空間和時(shí)間只是這些密集發(fā)生的基本過程產(chǎn)生的模糊景象泉瞻。就像阿爾卑斯山上平靜而清澈的湖泊，其實(shí)是無數(shù)微小的水分子快速舞動(dòng)形成的苞冯。
用一個(gè)超強(qiáng)的放大鏡逼近觀察的話袖牙，第三課倒數(shù)第二幅圖應(yīng)該會(huì)表現(xiàn)出下面這樣的顆粒狀空間結(jié)構(gòu)：

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