我T是物理学中被遗漏的最重要的联系之一。1965年，一位粒子理论家得到一个公式基本粒子的碰撞。二十年后，两位万有引力理论家使用了完全不同的技术，得到一个公式恒星或黑洞的碰撞它们的公式是一样的。唯一的区别是第一次使用p表示动量和第二种P”。哈佛大学物理学家安迪·斯特罗明格开玩笑说，“6岁的孩子都能看到这两篇论文”，并发现其中的相似之处。但显然没有6岁的孩子知道，所以没人注意到他们的相似之处，直到Strominger意识到这在2014年。
这些公式的共同之处在于，它们关注的是重力和其他力在大尺度下如何作用。斯特罗明格和他的同事们一直在研究它们如何提供一条新的、不同寻常的途径来统一物理定律。事实证明，力的大规模行为与物理学家传统上关注的小规模行为一样令人惊讶。这一举措也开启了对一个臭名昭著的国家的新一轮攻击悖论关于被黑洞吞噬的物体信息的命运，这是斯蒂芬·霍金在20世纪70年代首次发现的。康奈尔大学的Éanna Flanagan说:“安迪的工作非常重要，最终将对物理学的许多领域产生重大影响。”
斯特罗明格的作品的重力方面回到了一个令人困惑的问题发现由万有引力理论家赫尔曼·邦迪，M.G.范德伯格和A.W.肯尼斯·梅茨纳，分别, Rainer萨克斯。他们试图找出是什么让爱因斯坦的狭义相对论如此特殊。该理论指出，不同的观察者以相对于另一个人的恒定速度运动时，会对物体的长度和事件之间的时间产生分歧。与此同时，完整的广义相对论将这一原则扩展到以不同速度运动的观察者。它规定了空间和时间是如何编织在一起，形成一个四维时空结构，在巨大的引力体周围弯曲和扭曲。教科书上说，当你走得很远的时候，广义理论就会变成狭义相对论——理想地，无限地远离行星、恒星或其他引力体。在遥远的地方，引力消失为虚无，通常松软的时空连续体应该会变成一个坚硬的框架。由于引力随着距离的增加而减小，行星和恒星几乎是相互独立的，我们太阳系发生的事情几乎不依赖于银河系的其他部分。
比利时布鲁塞尔自由大学(Université de Bruxelles)的Geoffrey Compère将狭义相对论所描述的“平坦时空”的结构比作晶体。它只有有限的对称度，他解释说:例如，如果你向右走三步(位置的移动，被称为“平移”)或登上一列匀速行驶的火车，它看起来是一样的。
然而，通过仔细观察，邦迪和他的同事们发现，即使他们将重力归零，时空仍然是松散的，而不是完全平坦的。换句话说，即使在没有重力的地方，重力仍然存在;残余物总会留下。遥远的行星和恒星毕竟不是相互独立的。那么，教科书上的图片是错误的，但没有直观的方法来理解为什么，或者它在实践中意味着什么。“即使在非常、非常遥远的距离上，广义相对论最终也不是狭义相对论，”Strominger说。
Supertranslations
在这样的距离下，剩下的不仅仅是狭义相对论的对称性，还有无数被称为超平移的其他对称性。这些是与角度相关的平动，将离引力物体无限远的点联系起来。这种丰富的对称性，被称为BMS群，赋予了空时空巨大的潜在复杂性。简单地说，时空有无限多种方式是空的。超级翻译并不像向右三步走那么容易想象——几十年来一直拒绝简单解释。许多物理学家发现这种说法令人困惑，并淡化了超译的重要性及其对广义相对论的影响。(结果还证明BMS遗漏了一些——好吧，是无限多——被称为“超旋转”的对称)“文献中充满了错误，因为人们没有理解恰当的上下文，”Strominger说。“我认为人们并不真的相信它，他们一直在想办法杀死它。”
即使在没有重力的地方，重力仍然存在;残余物总会留下。遥远的行星和恒星毕竟不是相互独立的。
但近年来，Strominger澄清了什么是超翻译，他的图像可能对我们理解真空和黑洞有深远的影响。他的灵感来自于一个看似独立，但同样令人困惑的粒子物理学谜题。在20世纪30年代，菲利克斯·布洛赫和阿诺德·诺德西克计算如果你将两个能量为零的光子对撞——用术语来说，它们是“软粒子”——给定结果的概率与产生的粒子数量和其他细节无关。物理学家后来证明，这一理论同样适用于其他类型的粒子，包括引力子，一种充当重力载体的假设粒子。实际上，粒子在低能量时看起来都是一样的。
斯特罗明格说，研究人员将这种行为视为量子场论的内在特征，具有数学定理的力量，认为没有必要寻求更深层次的解释。但是，通过将所有零能量粒子的这种奇怪特征与BMS组联系起来，他找到了一种给超翻译一个具体含义的方法:他说，超翻译为时空添加了软粒子。
这种认识反过来又提供了一个更清晰的画面，说明一个远离任何引力物体的看似空无一物的时空是如何保留引力效应的残余的。把一个软粒子扔到真空中，虽然没有增加能量，但它确实贡献了它的角动量和其他特性，从而使真空变成了一个新的自身。斯特罗明格意识到，如果真空可以呈现多种形式，它将保留通过它的东西的一种几乎顺势疗法的印记。
宾州州立大学的万有引力理论学家Abhay Ashtekar在20世纪80年代的工作为引力的长期效应的新理解奠定了基础，他称Strominger将空时空物理和粒子物理软定理联系起来是“开创性的”。新泽西州普林斯顿高等研究所的理论家尼玛·阿卡尼-哈米德也赞赏斯特罗明格的方法。“Strominger和他的合著者用对称的语言很好地重新解释了这些经典事实，”他说。“很漂亮。”
但并不是每个人都像斯特罗明格那样迷恋他对真空中对称性的直观描绘。那些专门研究科学家的解释的哲学家们，似乎尤其可疑。德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的Erik Curiel说:“我对大多数给BMS电荷一个有意义的物理解释的尝试深表怀疑。”他怀疑假定的对称性是在分析中使用的理想化的产物，不应该太按字面意思来理解。加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的詹姆斯·欧文·韦瑟罗尔(James Owen Weatherall)同意这一观点:“它们是纯粹的数学。(库列尔和韦瑟罗尔都有相关物理学的背景。)
记忆效应
尽管如此，物理学家们仍在寻找引力留下的可观测的“记忆效应”的证据，这种效应可能很快就会在实验室中被发现。20世纪70年代，苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇和亚历山大·波纳列夫建议引力波不仅会在探测器中引起短暂的振荡，就像LIGO系统的镜面所捕捉到的那样，而且还会留下永久性的偏移。斯特罗明格说:“反射镜会摆动，当波过去后，它们不会回到原来的位置。”
在黑洞消亡之后，广义相对论的真空可能提供了一个记忆矩阵，将这些信息保存在宇宙中。
当你把Compère的时空图想象成晶体时，这种记忆效应就说得通了。引力波的通过就像晶体中的位错——晶格中的偏移。Compère说:“这种错位的影响是，两个最初处于静止状态并相隔一段距离的观察者，在波经过后，将被有限的位移。”根据哥伦比亚大学的尤里·莱文的说法，位移的大小大约是振荡振幅的5%，可能被未来的LIGO更新．其他的实验主义者计划寻找类似的记忆效应对于电磁力和核力。
信息悖论
记忆原理甚至可能解决霍金在20世纪70年代发现的黑洞信息悖论。在通常的分析中，黑洞是病态的健忘。他们保存下来的物质的唯一记录是它的质量、自旋和电荷。随着时间的推移，黑洞逐渐脱落粒子——以霍金辐射的形式——最终完全消失。它们吞下的东西的更精细的细节都丢失了，并被认为被破坏了。之所以会出现这种悖论，是因为在物理学中，这种彻底的健忘症是不可能发生的。但在2016年，与霍金和剑桥理论家马尔科姆·佩里(Malcolm Perry)合作，斯特罗明格提出，广义相对论可能提供了真空一个记忆矩阵在黑洞消亡之后，将这些信息保存在宇宙中。黑洞形成于空的时空区域;当它蒸发后，那个区域再次变成空的。但它是不同的空。
这在原则上是有道理的，但对一些物理学家来说，信息究竟如何从黑洞逃逸的细节是粗略的。“实际上，霍金-佩里-斯特罗明格的论文并没有说明超级翻译是如何将信息传递出去的，”他说萨米尔Mathur俄亥俄州立大学。
无论最终的解决方案是什么，可以肯定的是，更好地理解广义相对论只能帮助物理学家发展一个没有悖论的后续理论。既然他们已经完整地编目了时空的对称性，斯特罗明格和其他人可以寻找从更基本的系统中产生对称性的方法。所以，下次当你看到两个几乎一样的公式，除了一些奇怪的大写，请注意。你也可能会发现隐藏在平常的地方的一种深深的联系。
乔治·马瑟是一位科学作家和编辑，著有两本书，《弦理论白痴指南》和幽灵般的远距离行动。他目前是the Institute for Advanced Study in Princeton, N.J.的董事访问学者
