O科学最关键但却未被充分评价的成就之一是，特别是使用数学描述物理宇宙，使用连续、平滑的数学函数，如正弦波如何描述光和声音。这有时被称为牛顿的第零运动定律，以确认他的著名的三定律体现这样的功能。
20世纪初，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)给牛顿的宇宙带来了深刻的震动，他指出，空间既因质量而弯曲，又与时间有内在的联系。他称这个新概念为时空。虽然这个想法令人震惊，但它的方程是平滑的，连续的，就像牛顿的一样。
但最近，少数研究人员的一些发现表明，随机性实际上是时空本身固有的，牛顿第零定律在小尺度上也不成立。
让我们探讨一下这意味着什么。
首先，什么是时空？您可能还记得，从平面几何图形中，如果在平面上取两个点，并通过其中的第一个点绘制x和y轴（这意味着它是起源)，那么两点之间的距离就是√x2.+ y2.，其中x和y是第二点的坐标。在三个方面，类似距离是x的平方根2.+ y2.+ z2.．这些距离是恒定的;如果您以其他方式绘制轴，它们的值不会改变。
牛顿的第零定律是科学上最被低估的成就之一。
在四维空间里呢，第四维是时间？四维坐标系中的一个点称为事件：在特定时间t由x、y和z指定的位置。那么，两个事件之间的“距离”是多少？人们可能会认为，通过类比，它是x的平方根2.+ y2.+ z2.+ t2.．但事实并非如此。如果你用不同的方式画坐标，“距离”就会改变，所以它不能被认为是一个距离。爱因斯坦发现恒定距离是x的平方根2.+ y2.+ z2.- - - - - - ct2.，其中c是光速。如果更改绘制坐标轴的方式，x、y、z和t的值可能会更改，但x的平方根2.+ y2.+ z2.- - - - - - ct2.惯于。对于爱因斯坦，x，y，z和t维度是单个概念的元素，他称之为时空。
爱因斯坦通过一套聪明而又高度复杂的逻辑推理得出，对引力的解释是几何时空本身的曲率。曲率是质量存在的结果。根据爱因斯坦的理论，如果宇宙中根本没有质量，时空就会是“平坦的”，也就是说没有曲率。
想象一下空间的曲率，想象一下球体表面上的一只扁虫。虫子怎么知道他不在无限平面上？如果虫子朝一个方向走了一段时间，他最终会回到他开始的地方。或者，如果在表面上，虫子画了一个x轴和y轴成直角，他会发现从原点到任意点的距离不等于√x2.+ y2.．这个聪明的虫子可能会推断出来的空间。
所以曲率影响两点之间的距离，质量决定了曲率。
这就是爱因斯坦对时空的思考。但他的相对论只是20世纪物理学两大革命性胜利之一；另一个是量子力学。那么，自然会问：量子力学是如何影响时空几何的？这是当今物理学中最大的问题之一。随机时空似乎很可能是答案的一部分。
Quantum Mechence在Heisenberg不确定性原则上具有核心，其中（除其他内容）上，每个物理系统都必须具有一些残余能量，即使其温度是绝对的零点。这种剩余能量称为零点能量，甚至在时空中的“空”真空具有它。在真空中，颗粒和抗颗粒不断弹出，然后碰撞并彼此湮灭。颗粒的突然外观和消失导致真空零点能量随时间波动。因为能量相当于质量（E = MC2.)质量产生时空曲率，真空能量涨落产生时空曲率涨落。这些反过来又会导致时空中各点之间距离的波动，这意味着在小尺度下，时空是嘈杂和随机的，或者说是“随机的”。距离和时间变得不明确。
如果我们观察一个不太小的区域的量子涨落，这个区域内的涨落会趋于平均。但如果我们观察一个无限小的区域——一个点——我们会发现能量是无限的。我们可能会想:要捕捉到我们感兴趣的物理现象，要有多小才能做到，而又不能小到能量变得巨大?用什么单位来测量这个距离?
在真空中，粒子和反粒子不断出现。
为了回答这个问题，我们遵循了量子力学之父马克斯·普朗克(Max Planck)的思路，他提出了距离的“自然单位”可能是什么——不是基于米或英尺等任意标准的东西。他提出了一个用通用常数表示的自然单位:真空中的光速(C）;引力场常数，表示引力场的强度(G）;我们现在称之为普朗克常数(H)，表示粒子能量与其频率之间的关系。普朗克发现他可以构建一个距离，现在称为普朗克长度，LP，用公式LP=（hGc / 2π3.)1／2．
普朗克长度很短：大约10米-35年米。它比富硒直径小的亿万亿倍，无法测量，可说，太小过被测量。
但是普朗克长度很重要。弦理论已经完全抛弃了点，并提出普朗克长度是可能的最短长度。新的量子环引力理论也提出了同样的观点。在非常小的体积中无限能量的问题被巧妙地避免了，因为非常小的体积是被禁止的。
普朗克长度还有一个重要方面。相对论预测，观察者在快速移动的参考系中测量的距离会缩小所谓的距离洛伦兹收缩．但是普朗克长度是特殊的——它是唯一可以由常数推导出来的长度C,G,H因此，它在所有参考系中可能保持相同的值，而不受任何洛伦兹收缩的影响。但是普朗克长度是由普朗克常数推导出来的，所以它在所有参照系中必须有相同的值;它不会因为洛伦兹收缩而改变。这意味着相对论不适用于这种尺度。我们需要一些新的科学解释来解释这一现象，而随机时空可能会提供这一解释。普朗克长度不能被洛伦兹收缩所缩短的观点表明，它是长度的基本量子或单位。因此，维数小于普朗克长度的体积可以说是不存在的。因此，普朗克长度很可能是时空“颗粒”大小的候选者，这是时空中最小的可能片段。
马克斯·普朗克想知道什么是自然的距离单位——某种基于通用常数的单位。
现在，我们终于可以描述我们的"随机时空"了首先，它是颗粒状的，大约是普朗克长度的尺度。
其次，这些颗粒之间的距离没有明确定义。量子力学认为，物体质量越大，其量子特性就越不明显。因此，我们预计，随着时空区域内质量的增加，该区域将变得不那么随机。(这与相对论的情况类似，一个区域的质量越大，该区域的曲率就越大。)我们的理论是，如果宇宙中没有质量，时空就不会像爱因斯坦的相对论那样是平的，而是完全随机的:实际上是没有定义的。没有质量，我们为什么还需要空间?
第三，在随机时空中，不像在弦理论和量子环引力理论中，这些粒子能够相对于彼此漂移，因为在那个尺寸尺度中固有的随机性。把这些颗粒想象成一盒弹珠。随机性就像轻轻地摇动盒子，让弹珠可以四处移动。人们希望漂浮的体积元素(弹珠)可以解释为什么相对论似乎不适用于普朗克长度。这是因为相对论是一种需要牛顿第零定律的理论，而牛顿第零定律要求平滑连续的数学函数——但是在普朗克长度附近，平滑的函数被认为会失效。
艾萨克·牛顿会感到惊讶。他认为空间和时间是一个没有特点的空洞，只是一个框架，他把他的三大运动定律的方程式加在上面。毕竟，这是我们每个人在日常生活中所看到的。相反，随机时空理论假设了一个颗粒状的、不确定的时空，超越了平滑的、连续的函数。
希望量子力学的方程可以从时空本身的性质推导出来，而不是随机地在建筑物顶部抛掷的屋顶，而是建立在基础的梁上。
在获得理论物理学博士学位后，卡尔·弗雷德里克先是在美国国家航空航天局(NASA)做研究员，之后在康奈尔大学(Cornell)工作。他现在在一家高科技初创公司工作，是一名职业科幻小说作家。
