年代Pace是残酷的平等主义。当你和你的爱人分开时，你们之间保持的肉体联系并不比两块煤块更紧密。以这种方式，空间充当了自然界的组织原则——正如英国物理学家朱利安·巴伯(Julian Barbour)所说的那样，它是把宇宙联系在一起的粘合剂。物理对象不会随意地相互作用;它们的行为是由它们彼此之间的关系决定的，这取决于它们在特定时间内所处的空间位置。这种结构作用最容易在经典的机械运动定律中看到，但也出现在场论中。场在空间中不同点的变化值和速率完全决定了场的作用，场中的点只与它们的近邻相互作用。
这种行为反映了科学家所说的“局部性”，这意味着每样东西都有一个地方。你总是可以指着一个物体说:“在这里。”我们所经历的世界具有地方的一切性质。我们有强烈的地方意识和地方之间的关系。地域使我们的自我意识，我们的思想和感情属于我们自己的自信奠定了基础。恕我直言，约翰·多恩，每个人是一个岛，完全属于他自己。太空的海洋将我们彼此隔离，我们应该为此感到感激。
但是位置不是曾经是什么。量子力学预测，两颗颗粒可以成为血兄弟。对于想要耦合它们的机制，粒子应该是完全自主的 - 尚未触摸一个是触摸另一个，仿佛距离对它们没有任何意义。划分和征服的科学方法失败了。如果您一次将其视为一个，颗粒有关节属性，逃避您的;您必须一起测量粒子。
我们的世界被这些看似神秘的关系交织在一起。在过去的20年里，我目睹了物理学家对局部性的态度的显著变化。在我作为一名科学作家和编辑的职业生涯中，我有幸与来自各个领域的科学家进行了交谈，这些科学家研究的领域从亚原子粒子到黑洞再到宇宙的宏观结构，无所不包。我一次又一次地听到这样的说法:“好吧，这太奇怪了，如果不是我亲眼所见，我是不会相信的，但看起来这个世界已经不是本地的了。”
为了造成非侦察的感觉，第一步是反转我们通常对空间的理解。物理学家和哲学家可以定义事实上，自然世界有一个非常具体的结构。不要说空间给世界带来了秩序，你可以说世界是有序的，而空间是描述这种秩序的一个方便的概念。我们感知事物以某种方式相互影响，并据此在空间中给它们分配位置。这种结构有两个重要方面。首先，影响我们的因素是有等级的。有些事物比其他事物对我们的影响更大，从这种差异我们可以推断出它们之间的距离。弱效应意味着相隔很远;强烈的效果意味着接近。哲学家大卫·阿尔伯特(David Albert)将这种距离定义称为“互动距离”。他说:“这意味着狮子靠近我，它可能会伤害我。”这与我们通常的思维方式相反。 Rather than cry, “Watch out, the lion is close, it might pounce!” we exclaim, “Uh-oh, the lion might pounce on me; I guess it must be close.”
物理学大统一理论简史
在2012年希格斯粒子被发现之前，粒子物理学家们做了两个噩梦。第一个是大型强子对撞机(LHC)粒子加速器将看不到任何东西。因为如果它成功了，它很可能是最后一个大型加速器……阅读更多
这就是空间是什么。它是大规模的数据压缩。
空间结构的第二方面是各种影响是相互一致的。如果犀牛也能够伤害我，也必须接近。如果狮子和犀牛都能够伤害我，那么狮子和犀牛也应该能够互相伤害。（实际上，我的生存取决于它。）从这种贴图的影响，我们提取空间。如果捕食者构成的威胁不能在空间距离方面表达，空间将不再有意义。较少的病态示例是三角测量。手机上的信号条表示手机连接到牢房塔的力量，从而从该塔架距离。在紧急情况下，手机公司可以通过在几座塔上测量信号来找到手机，并使用三角测量或三方技术技术。测量在单个位置收敛的事实是您的意义有一个位置。
从结构的角度来定义空间的好处是，它避开了一些关于空间本质的长期争论。古代原子主义者(以及艾萨克·牛顿)认为空间本身就是一种东西，而亚里士多德(以及戈特弗里德·莱布尼茨和恩斯特·马赫)认为空间是一种描述宇宙内容如何组合在一起的抽象概念。无论如何，空间反映了自然界所拥有的一种结构。如果原子主义者是正确的，空间是独立存在的，那么它就必须是高度有序的，就像一块整齐的织布，这样它才能满足物理学对它的要求。如果空间仅仅是一种抽象，那么宇宙的内容必须以恰当的方式结合在一起，才能赋予这种抽象以意义。
从表面上看，把组织放在首位并没有给我们带来任何好处;我们只是把一个谜团换成了另一个，因为现在我们必须解释这个组织。但这可能是一个机会，因为现在我们可以想象如果它没有以必要的方式排列。那么它可能就不再是空间的了。我们不应该把空间看作是绝对必要的，而可以把它看作是宇宙的一种可能状态，就像冰是水的一种可能状态一样。实际上，冰的比喻还不错。水在较窄的范围内是固态的，而不是气态的。同样，空间可能是例外，而不是规则;大多数提出的统一物理理论都表明，宇宙的绝大多数可能状态是非空间的。“时空存在的地方是非一般的，”英国哥伦比亚大学(University of British Columbia)的弦理论家摩西·罗扎利(Moshe Rozali)说。“这需要一些特殊条件。”在有序与无序、空间与无空间之间的朦胧中，或许我们可以为物理学家困惑不解的非局域现象找到一个可理解的解释。
YOU不需要复杂的移动系统，相互作用，以欣赏空间的组织力量。考虑一个国家的地理位置。您可以在地图上展示所规定的城市，或者您可以用里程图表表达他们的相互空间关系，例如那些在纸张路线图和地图集中发现的城市 - 其中一个矩形或三角形网格中的一个，这是一对城市之间的距离。有趣的是，图表包含它内部的隐藏模式，就像拼图拼图在框中转储时看起来不相关，但在将它们融合在一起时显示他们的亲和力。
假设你有20个城市。这个图表包含400个数字。为了填写数据，像美国汽车协会这样的地图公司雇佣司机从一个城市到另一个城市，记下里程表上的里程数或获取GPS读数。从真实的信息内容来看，图表是高度冗余的。距离遵循非常具体的规则，数学家称之为“距离公理”。首先，沿着对角线的20个数字是零——每个城市到自己的距离。剩下的数字中，有一半是重复的，因为距离是对称的:一辆车从达拉斯开到盐湖城，基本上走的是同一条路。事实上，大多数地图公司都会省略这些多余的信息，只显示剩下的三角形数字。
甚至190年那个三角形数量不是完全独立的,因为你可以把它们煮60值代表每个城市coordinates-latitude,经度,和高附加价值对于地球的半径,当城市相距足够远,地球的曲率成为一个因素。最后，您可能会丢失更多的数字，因为用于坐标系的约定(例如将素数子午线取为零经度)对驾驶距离的目的无关紧要。这又消去了6个量。现在降到55。开始的400个数字只是55个数字的不同算术组合。从图表上看，这可能不是很明显，但你知道这肯定是真的，因为你可以逆转这个过程。你可以从城市的坐标开始，在地图上标出它们的位置，然后使用三角函数来计算城市间的距离。
所以图表是高度有序的。这就是城市在太空内的意义。空间坐标是捕获可能的相互关系的高度经济态度。在上面的例子中，我们有20个城市和400个跨度距离，减少到55个唯一数字。你拥有的事情越多，储蓄越令人印象深刻。对于100个城市，图表包含10,000个跨度距离，减少到295个数字。对于所有世界的城市，或所有城镇或任何类型的所有城镇，即使这些特征的位置可以在单个地图上简明地表达这些特征的位置，原始距离数据也会消耗硬盘。“这就是空间是什么，”巴比尔说。“这是大规模规模的数据压缩。”
压缩是如此强大的原因是地方性。位置意味着整体是其空间零件的总和，并且在此上下文中，这意味着每次旅程都是一系列较小步骤。您可以从较短的中间组中建立长距离，因此您无需指定每个和每对一对方向。例如，图表可能会告诉您距离达拉斯到丹佛有900英里，距离丹佛到盐湖城500英里，因此您不需要告诉它从达拉斯到盐湖的1,400英里。
假设情况并非如此——假设图表中的数据不是高度有序的。如果我用400个随机数字填一张表，让你在地图上标出它们的位置，你几乎肯定会失败。例如，图表可能告诉你，从达拉斯到丹佛是900英里，从丹佛到盐湖城是500英里，从达拉斯到盐湖城是8000英里。这说不通啊，不是吗?这些数据将盐湖城划分为两个不同的地方，这取决于你是从达拉斯直接开车过来的，还是中途在丹佛下车。这种情况就像愚人节的玩笑，你的朋友把不同的拼图碎片混合在一起，让你组装。你会努力把碎片拼凑在一起，直到你意识到你所谓的朋友是一个残忍的恶作剧者。
在这种情况下，立场变得毫无意义。空间变得毫无意义。这不是一个有用的方法来描述地方之间的关系了。但这并不意味着城市的相对安排是不可理解的。即使您不能将城市放在地图上，您也可以倒在完整的里程图表。换句话说，您可以使用哲学家呼叫“未经相关的”距离，直接链接城市对并且无法减少到一系列更短的跳跃。这不是一个完全假设的情况。当我第一次开车在波士顿时，我必须学会不信任我的空间意识，因为它让我失去了。在那个单向街道和amoeba形“正方形的迷宫中，你常常必须向西向东走，或者进入左车道右转。您是否不知道在鸟瞰图中找到地方;相反，您需要有机器人地遵循在哪里以及如何转向的方向。 To a driver, Boston is a nonspatial city.
我关系网络可以从空间中迸发出来，这一点也不奇怪。毕竟，人际关系就是这样。我们的社会生活太复杂，无法用空间地图来描绘。并不是说人们不去尝试。家谱将基因和夫妻的亲密关系转化为空间上的亲密关系，在线社交网络也催生了类似的尝试。例如，Wolfram Alpha网站过去可以绘制出你的Facebook好友网络，用圆点表示你的朋友，用线连接那些彼此加为好友的人。1地图上的空间距离代表社交距离，通过人们拥有共同朋友的数量来判断。通常情况下，你的朋友会聚集在不同的社交圈中:家人、同学、同事、飞盘队友、电台司令(Radiohead)的粉丝等等。如果这些人去参加同一个聚会，他们可能会聚集在房间的不同角落，他们之间的象征性距离转化为字面上的距离。
当我第一次创建Facebook图表时，我注意到我的物理学同事和我的音乐朋友之间有一个偶然的联系，揭示了一个和我一起工作的理论家分享了我对古巴舞蹈音乐的热情。找到意想不到的联系是这些图表的一半乐趣，但也暴露了空间隐喻的局限性。在我的图表上没有一致的方法给那个理论家分配位置。就像上面例子中的盐湖城，他占据了两个不同的地方，对应着两个社交圈。当你考虑到这些图表所遗漏的一切时，失败就会加深。两个Facebook上的“好友”可能从未见过面或说过话，但这张图表却将他们联系在一起，就像他们是最好的朋友一样。一个人可能会暗恋另一个人，但他们之间仍然有一条线。为了捕捉人类关系的其他维度，你可以用符号装饰家谱:粗线表示亲密关系，之字形表示敌意，等等。这种被称为基因图的图表在心理学家、社会工作者和想要跟上的人中间很流行权力的游戏．符号补偿了空间隐喻的故障。
无缝性和空间只是同一网络的两个不同阶段的谷物。
在某些情况下，人们组织自己，使他们的社交网络变得非常精简，这些情况让我们看到空间如何从无空间中产生。一种结构可以在以前不存在的地方形成。这可能以两种方式发生:增加或减少。人们可能一开始都是原子化的个体，开始相互交流，就像你的祖母，她最终登录了Facebook，并注册了她所有的朋友。或者，他们可能会从一开始就把现有的关系搞得一团糟，然后把它们修剪掉，就像一只交际花，他和所有遇到的人加了朋友，意识到他不认识一半的人，然后做了一次朋友清洗。
例如，军队限制跨越群体的社交，假设熟悉可能会蔑视蔑视。因此，排名的差异类似于空间分离：私人远离上校，达拉斯距离盐湖城遥远的方式远外。作为从达拉斯到盐湖城的人员必须通过中间点，信息向上和向下流动。由于这种结构，军事等级图表是军队社会关系的公平代表。
军队的结构是由军事纪律决定的，但在其他情况下，秩序是由内部自发形成的。市场经济就是一个典型的例子。我们经常说到“经济”，好像它是一个有意识的存在，而不是数百万人用他们的钱做草率的决定。从某种意义上说，确实如此，因为集体安排超越了创造集体安排的人。孤立地说，个人不会给商品贴上价格标签，因为他们没有买家或卖家。当人们走到一起进行交易时，价格变得很重要。根据他们的讨价还价技巧，每个人、每个地方的价格都不一样。一些勇敢的企业家利用这些变化，低买高卖;这样做，这个人有助于均衡供应，从而协调价格。
这种自组织一直在物理学中发生。例如，单个水分子没有温度。当分子碰撞和交换能量时，温度变得有意义。如果你混合冷热水，冷热寒热，热冷却，直到它们均衡。在平衡之前，水的特征在于两个温度;之后，通过单一的价值。从复杂性来看很简单。但是，复杂性仍然潜伏。只要温度波动或水在茶晶中沸腾，就可以告诉它在那里。物理学家通常使用这些偏差与标准行为作为窗户进入微观的材料组成。
同样可能是空间。自然的基本构建块可能能够纠结填补名人八卦抹布的关系。通过一些组织机制或只是平均的戏剧，那些关系变得成长，因此它们可以在空间网格上布置并仅以严格规定的方式进行互动。一个思想令人难以置信的互动网络减少了一些我们称之为“位置”和“时间”的数量。但是，潜在的复杂性永远不会消失。在诸如黑洞的情况下，系统可能变得无序，事件可以停止有一个位置或时间。即使系统是空间的，它也包含大量的潜在复杂性。我们在太空中扑出的宇宙可能只是表面级，我们漂浮在小船，而Leviathans在深处搅拌。
T他作为网络的空间的概念返回到20世纪60年代和这种创新（和幻象）理论家的头脑风暴，如John Wheeler，David Bohm，Roger Penrose和David Finkelstein。Wheeler，对于一个，想象一下的“灰尘”或“戒指” - 不存在于空间内的物质颗粒，但简单地存在- 将它们放在一起形成空间。物理学家一直在努力使理念工作几十年。今天，其最强大的冠军之一是Fotini Markopoulou，他们将弦乐队一起拍摄作为类似于那些Facebook图表的图形。她和她的同事称他们的方法“量子图形” - 琐事，但任何努力将幽默感进入物理术语的术语必须是一件好事。
量子引力学并没有具体说明惠勒粒子到底是什么——这是一个完整的量子引力理论的工作，比如环量子引力理论或弦理论。量子力学是一种微型理论，它只关注于你可能用这些颗粒构建的东西。事实上，Markopoulou和她的同事的哲学是，细节组成不重要;组织原则应具有普遍性。毕竟，物理学家已经发现，类似的规则支配着从地震到生态系统再到经济的众多复杂系统。不利的一面是，量子图形是如此的简单，以至于它面临着与已知物理学相啮合的问题。科隆大学的克劳斯·基弗(Claus Kiefer)说:“Fotini试图直接跳入其中，但这是非常有野心和危险的，因为你与现有的理论没有任何联系。”
这东西没有地方的概念…只要你伸出手，就能触及宇宙中的每一个人。
基本晶粒之间的链接尽可能简单。两个谷物要么彼此相连，如facebook用户，他们可以成为朋友或不仅仅是一个触手关系。由此产生的网络看起来像一个字符串艺术工艺项目，其中你将钉子（将谷物代表）钉入一片木头上，在其中一些木材和拉伸线程（链接）。尽管其施工简单，但是网络可以采用各种各样的形状，从骨骼轮廓范围内进行详细说明曼荼罗。
为了给这个网络注入生命——赋予它转换和进化的能力——markopoulou和她的同事们假设，连接的开启或关闭取决于可用能量的多少。这个过程是特别的，但我们的目标不是创造一个防弹理论，而是探索如何构建空间的可能性。每个连杆代表一定的能量。链接链所包含的能量比同等数量的孤立链接所包含的能量要少，所以一个网络的总能量不仅取决于链接的绝对数量，还取决于它们是如何连接在一起的。图案越复杂，它所体现的能量就越多。
能量在完全互连的网络中最大化，其中每个谷物都与其他每种谷物相关联。在这样的网络中，地方原则不符合;您可以在一跳中从任何其他谷物到任何其他谷物，而不会通过任何中间点。该网络缺乏关系的层次结构 - 远近近，小与大 - 这是空间的特征。你不能把它分成单独的块;这是一个不可分割的整体。“这件事没有地方的概念......，”Markopourou已经解释道。“如果你刚拿出你的手，你就会到达整个宇宙中的每个人。”
要了解为什么高能量网络不空间，请尝试将位置分配给谷物。每种谷物都必须从相对的是等距（单跳）。对于前三粒谷物，这没问题：将它们安排在等边三角形中。四可以堆叠在金字塔中。但第五次去哪里？距离前四个点无处不通，至少不在普通的三维空间内。你需要一个四个- 二维金字塔。事实上，每个额外的谷物都需要全新的空间维度。在长时间之前，您可以进入超越维度的超越我们的可视化能力。大多数广阔的场地被浪费：网络只是任何方向宽大，并且对弹性蜘蛛网做了很好的印象。因此，虽然您可能仍然可以像空间内存在的网络谈话，但这不是我们想要的那种空间：三个维度延伸到我们在每个方向上都可以看到，并提供对象之间的关系的经济描述。
低能量模式是不同的故事。他们只是我们想要的东西。每个谷物连接到其他一些，形成常规网格，如蜂窝或织物。距离的概念恢复了意义：有些谷物在一起，其余部分相距远。网络很好，宽敞。地区原则持有：有影响从一个地方到另一个地方，它不能直接在那里，但必须通过网络工作。信号的通过需要时间，这将解释为什么通过空间的物体速度有限（通过光速）。
简而言之，无缝性和空间只是同一网络的两种不同的谷物。一个人可以变成另一个;一个皱巴巴的戒指可以展开一个平坦的expanse。理论家提出了这一点可能发生的方式。重塑可能是一个及时发生的过程。该网络从Sizzlingly热 - 一种含有巨大能量的高度互连的模式开始。然后它冷却，就像一个冻结冰的托盘一样结晶，因为链接溶解并重新组织以产生整洁的布置。诀窍是解释冷却。事情不只是酷自己;一些东西必须排出热量。 “Where did the energy go?” wonders Markopoulou. “You need a freezer. You need to cool the universe.” She and her colleagues speculate that the energy could go into the creation of matter. The primordial grains could coalesce into elementary particles, so that matter emerges hand in hand with space.
或者，这种转变可能不是一个在时间上展开的过程，而是一个在量子水平上出现的结构。这个网络可以同时存在于多种条件下，这种不确定状态被称为叠加。虽然这些条件大多是非空间的，但它们可以融合在一起是空间。关于空间叠加的最完善的解释被称为“因果动力三角法”，这个名字有点笨拙。它的发明者已经证明，只要事件是高度有序的，从一开始就有因果的区别，非空间几何就会相互抵消。这种效果类似于群体的智慧，在那些非凡的案例中，你向一群人提出一个问题，但没有一个人知道正确答案，但把所有人的猜测都集中起来做给出正确的答案。经典榜样是果冻豆实验：如果你问一群人在一个罐子里有多少果冻豆，他们的估计的平均值将比任何人的估计都要好。该集团具有超出其成员的集体智能。
年代弦理论学家探索了类似于马科波罗的量子图解的思想。在20世纪90年代，他们开创了“矩阵模型”，之所以这么叫，是因为这些方程是基于网格或矩阵，类似于里程表的数字。数学意义上的矩阵与电影中的虚拟现实“矩阵”没有任何关系矩阵但是，前提是怪异类似的：我们经历的世界是一种由更深层次的现实产生的模拟。最着名的矩阵模型是由一群理论家，汤姆银行，威利菲斯克勒，史蒂夫希克尔和伦纳德Susskind开发的。它们的模型，如量子图形，假设宇宙是一种猫在原始物质谷物中的互连衔接。在正确的条件下，外来连接破裂并将谷物卡入常规空间网格。“你从一堆没有特定结构的一堆Tinkertoy部分开始，”Susskind说，斯坦福大学的物理教授。“你摇晃着它，它出现在某种晶格或结构中。”
字符串理论很久以前就会出名。它不仅仅是一维琴弦，还有二维膜和高维的类似物 - 因为理论家称为他们，1岁，2-荆棘，3-荆棘，4-布兰斯等。由D指定的一些布兰斯可以充当弦的终点。在这种啄食顺序的底部是谦逊的D0-锋，一种粒子。作为缺乏尺寸或任何其他空间属性的真正几何点，D0-Brane是空间的完美构建块。确认这种直觉，理论主义者计算D0-扁平具有右侧的用作墓碑，粒子已经假设几十年来传达重力。
矩阵模型将这种粒子带到基本上，并完全从他们中完成宇宙。每种颗粒可以与每个颗粒相互作用，它们的相互作用不仅仅在或关闭，而且可以在强度和质量上变化。注射到一对颗粒的能量越多，它们的债券将变得更严格。数字的名称矩阵量化了该互动的网络。例如，如果您读到第八行然后跨越第12列，那将告诉您八次八个与粒子第12次相互作用的数字。不仅是原始力量，而且连接的质量也是如此。，您需要几个这样的矩阵。
我们只有一个模糊的骑在巨大的岩石上的意识，细菌都知道我们的日常斗争。自然是按比例分层的。
每个矩阵都是一个正方形，并且从左上角对角线运行到右上角是一个特殊的数字 - 其中第八行与第八列相遇，第12行符合第12列，等等。这些告诉你每个粒子与之相互作用本身．自我互动是矩阵模型的核心特征。这些粒子是亚原子自恋者，在物理学上相当于总是“赞”自己帖子的Facebook用户。他们的自我互动有一种无忧无虑、无拘无束的特质;你可以在不消耗能量的情况下调节他们的力量。
虽然量子图形的工作有些特别，但支配d0膜的法则是由对对称性的考虑决定的。方程的数学平衡是这个模型的组织原则。对称确保了矩阵中的非对角线值与对角线值相辅相成——换句话说，膜的相互作用依赖于它们自身的相互作用。自我相互作用程度相当的粒子形成了一个键，而自我相互作用程度不同的粒子则保持冷漠。简而言之，物以类聚。因此，这些膜聚集成独立的簇，就像你的Facebook网络中的社交圈。这些团簇构成了物理学中普通的亚原子粒子。每个簇都可以用几个数字来简洁地描述——即，它的组成部分的自我相互作用的强度和质量。
这就是矩阵模型中空间的产生方式。d0膜不会在空间中生活或移动。从数学上讲，它们都在一个点上重叠。但由于它们对相互作用的选择性，它们产生了我们在空间中生活的体验。我们所说的“位置”仅仅是唯一标识给定集群的一组数字。这就像把你的朋友归类为“物理爱好者”、“电台司令粉丝”或“古巴风格的舞者”。
这只是开始。你可以把所有我们熟悉的空间概念——运动、大小、位置——用膜动力学来解释它们。运动:由于d0 -膜的自身相互作用是变化的，所以物体会改变它们的位置。这就像说古巴舞者突然对多米尼加音乐产生了兴趣。他们作为一个群体“移动”到一个新的激情。这种运动可能听起来像是隐喻，但在矩阵模型中，它是物理运动的起源。大小:物体中膜的自我相互作用并不完全相等，但有轻微的扩散，所以物体跨越了一系列位置。局部性:独立位置上的簇是独立的，因为它们的自相互作用是不同的，根据对称性的逻辑，这抑制了它们的相互作用。这就好比说古巴舞者和电台司令(Radiohead)的粉丝从来都没有什么可说的。“被‘分离’的东西并不是真正的分离，”苏斯金德解释道。 “There’s just a cancellation of the things that are connecting them.”
如果所有的膜都在复制空间，那将是令人满意的，但也很无聊。我们的目标是前进超过空间。布兰斯可以做到这一点。它们可以表现出太复杂的方式，不能用少数空间坐标代表。例如，簇之间的相互相互作用永远不会完全抑制，因为量子效应将它们恢复到寿命。因此，空间分离的簇不是完全独立的;他们觉得温柔的其他簇。这就是矩阵模型如何解释重力的力量。从某种意义上说，模型让牛顿的重心图片作为一个从一件事中剥离到另一件事的非识别力。产生它的交互不是通过空间传输，而是直接，未经相关的非局部链接。
另一种与空间性的背离发生在集群内部。内部群体的动力是强烈的，每一层膜都在相互作用。膜会扰乱彼此的相互作用，而代表这些相互作用的矩阵值就失去了空间坐标的性质。通常，坐标是独立的数字:您可以分别测量城市的经度和纬度。但是你不能对一个簇内的膜这样做。如果你先测量一个膜的纬度，然后是经度，你可能会得到一个不同的结果，如果你先测量经度，再测量纬度。这种排序效应在数学上称为“非交换性”。实际上，粒子似乎位于两个不同的地方，就像我的城市例子中的盐湖城。芝加哥大学(University of Chicago)的弦理论家埃米尔·马丁内克(Emil Martinec)说:“比如说，在x方向上的位置和在y方向上的位置不能同时测量。”“这当然不是我们所期望的离散粒子集合的行为——我们希望能够在所有空间维度中精确定位它们。” The degree of ambiguity is a measure of just how nonlocal and non-spatial the system is.
事实上，星系团并没有真正的“内部”——没有足够的空间供d0膜围绕。可以说，现在甚至没有任何d0膜了，因为它们放弃了自己的个性，被集体同化了。如果你从外部观察一个星团，你看到的不是物质的外表面，而是宇宙的尽头;如果你把手伸到星系团里，你就不能伸到它的内部，因为星系团没有内部。相反，你的手也会被同化(这对它不好)。如果明智地避免接触星团，而是将粒子扔到它里面，你会注意到星团的存储容量取决于它的面积而不是它的内部体积——同样，原因很简单，它实际上没有内部体积。在这个层面上，空间没有任何意义。
米矩阵模型确实有一些特性，但它们建立了一个值得注意的原则:一群遵从量子物理的粒子可以自我组织，这样你就会发誓它们生活在空间中，并在空间中移动，即使空间不是系统最初的规格。这个原理是非常普遍的。不仅仅是一群d0膜，几乎任何量子系统都包含折叠在里面的空间维度，就像一本弹出式书中的人物。大多数这样的系统并不像矩阵模型那样从完全的无空间中引导空间，而是用一个低维空间来启动泵，以生成一个高维空间。
广告/ CFT二元性是这样的系统。它从三维空间开始，产生九维。一个原因在这种情况下，这一方案如此之大的是，它整齐地解释了全息原则，宇宙可以维持的想法比当地的原则更不得不导致你的期望。如果空间的一个维度是虚幻的，复杂性就会减少。在广告/ CFT场景中，这是因为有问题的维度是虚幻。它可以像手风琴那样崩溃，因为它永远不会真正在那里。（“虚幻”也许是错误的词。“衍生”或“构造的”会更好，如果诗意不那么诗意。尺寸可能不存在于最低水平上，但它仍然非常真实，而是比Brane大的任何东西都非常真实。）
一次性尺寸反映出底层量子系统中的特定方面。事实上，必要的顺序从日常生活中熟悉，特别是大事和小事的事实似乎在世界间隔。我们的星际缠绕在轨道上令人遗憾地对人类事务，就像我们少量思考我们皮肤中留下的细菌一样。相反，我们只对骑巨大的岩石骑马的模糊意识，细菌都知道我们的日常斗争。自然是按比例分层的。
声波是这种分层的特别简单的例子。较长和短波长的声音彼此令人沮丧;如果你听起来很深的低音音符和高音沥青，每个涟漪穿过房间，好像它是世界上唯一的声音。它们的相互独立性类似于空间分离物体的自主权。假设您播放两个钢琴键，中间C和毗邻的D键。C键产生波长为1米32厘米的声波，D产生一个波长14厘米更短的波长。这些波在它们传播的空间的三个维度中重叠，但它们彼此独立，仿佛它们位于不同的地方。从某种意义上说，您可以将声波视为在第四空间维度内驻留14厘米。
钢琴键盘上的键离得越远，它们在这个想象维度中的距离就越远;沿着键盘的给定距离转换为维度内的给定距离。你看不到这个维度;对你来说，这是一个抽象概念，它捕捉到了声波的声学独立性。但这是一个非常恰当的抽象。音乐家们把音高之间的差异称为音乐的“音程”，它包含着距离的含义，就好像我们的大脑真的认为音高之间的差异是空间分离一样。AdS/CFT二元性从字面上理解了这个抽象概念，并认为我们所占据空间的一个维度代表了能量，或者等价地说，代表了底层系统中波的大小。
物理学确实需要一些基础结构，其他一切都是建立在这个基础上的，而时间是一个很好的候选者。
马里兰大学的粒子理论家拉曼杂物，有一种戏剧性的方式。(In fact, it’s so dramatic that you’d be tempted to dismiss it as fanciful if it weren’t backed up by rigorous mathematics.) Suppose you’re an artist painting the National Mall, with an ice-cream stand in the foreground and the Washington Monument in the background. To evoke a sense of distance on the flat canvas, you draw these two objects at different scales. Something like that is happening for real in the AdS/CFT scenario. The universe looks three-dimensional, but could really be a two-dimensional canvas, and what we perceive as distance along the third dimension is ultimately a difference in scale. “The depth dimension could be recreated in the way that artists have to do it: by just drawing the Washington Monument really small and drawing something in the foreground really big,” Sundrum says. A faraway object is actually sitting right next to you; it looks small because it really是小。你无法触摸它，不是因为它距离遥远，而是因为它太小了，你的手指缺乏操纵它的技巧。当事物变大或变小时，我们认为那是在向我们移动或远离我们。
不同尺寸的事情并不是严格独立;它们与可比大小的东西交互，效果可以从一个比例级联到下一个级别。考虑钉子的谚语：对于想要钉子，鞋子丢失了;对于鞋子，马丢了;然后是骑士，战斗和王国。单一铁匠铺的指甲短缺没有立即导致君主的垮台;它间接地施加了它的影响，通过中间尺度的系统间接影响。不同间距的声波也可以表现这样。中国锣开始于低间距隆隆，并在连续较高的间距逐渐振动。通过规模传播的必要性解释了为什么空间局部存在于紧急尺寸中。 What happens in one place doesn’t jump to another without passing through the points in between.
潜在的量子系统并不是自动拥有这种等级秩序的。正如一幅画必须以恰到好处的方式构图才能产生深度感，系统也必须有一定程度的内在连贯性才能产生空间。确保这种凝聚力的是系统中粒子或场之间的纠缠。为了产生我们所知的空间，这些粒子或场必须按比例纠缠在一起:每一个粒子与其相邻的粒子，每一对粒子与另一对粒子，每一组粒子与另一组粒子。其他模式导致不同的几何或系统，不能被认为是空间的。如果系统没有完全纠缠在一起，那么出现的空间就会脱节，宇宙中的居民就会被困在一个区域内，无法到其他地方冒险。不列颠哥伦比亚大学的理论家马克·范·拉姆斯多克说:“量子纠缠是把时空连接成一个整体的原因。”当我们第一次遇到纠缠时，它似乎超越了空间。今天，物理学家认为它可能是创建空间。
我TS令人震惊地认为空间，思想这直是物理现实的岩石底基础，可以在甚至更深入的层上栖息。具有讽刺意味的是，我听到量子图形，矩阵模型和广告/ CFT听到的主要批评并非它们太奇怪，但它们不够奇怪。所有这些模型仍然在量子物理和一般相对性的基本框架内工作，并且许多应该自发地出现的结构实际上预编程为规则。
值得注意的是，这些模型以时间为前提;他们没有考虑到莱布尼茨和马赫的理论，即时间应该像空间一样必然出现。一些研究人员并不认为这是一个失败，而是一个关于自然的深刻真理——时间必须是基本的，即使空间不是。毕竟，物理确实需要一些基础结构，其他一切都建立在它的基础上，时间是最好的选择。事实上，如果你不假设时间，你怎么能把涌现说成是一个时间过程呢?“一旦你说时间是紧急的，你就偏离了轨道，”Martinec说。“规则是什么?”我该怎么办?”加州理工学院的物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)简明扼要地说:“人们完全高估了空间，而低估了时间……我想时间会持续…另一方面，太空——完全是假的。空间只是一个近似值，我们发现它在某些情况下很有用。”
然而，这种时间和空间的分离运行与爱因斯坦的大洞察力符合，这两个人根本不可分割。如果一个是紧急的，那么另一个必须是。许多物理学家确实认为时间出现，并且一直在寻找在没有预设时间的情况下思考出现的方法。关键是存在边界。如果宇宙有一个位于深空的边界，则紧急尺寸是空间的，但如果过去或将来有边界，则紧急维度是时间的。事实上，就天文学家来说，我们的宇宙有时间而不是空间边界。在过去，有大爆炸;在未来，永久加速的扩展，也用作一种边界。观察者坐在遥远的过去或远期的边界将知道所有关于介入时刻的人。昨天，今天，明天将崩溃一。
按照这种逻辑，假设时间的理论仍然是不完整的，只是从更深层次的物理学中得出空间和时间的完整解释的垫脚石。理论家们将需要一种更为激进的方法。
乔治·莫纳是物理和宇宙论的作家，作者完整的白痴串理论指南和幽灵般的远距离行动。他是一位高级编辑科学的美国人并获得了美国物理科学学会写作奖等奖项。
摘录距离上的幽灵行动:重新想象空间和时间的现象——它对黑洞、大爆炸和万物理论意味着什么那版权所有©2015 by George Musser。保留所有权利。
