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称之为“地方性”，这意味着一切都有一个地方。你可以总是指向一个对象并说“这是”。我们经历的世界拥有所在地的所有品质。我们有强烈的地方和地方之间的关系。地区的理由我们的自我感，我们信心我们的思想和感情是我们自己的。所有人都尊重约翰多恩，每个人是一个岛屿，整个自己。我们在空间海域彼此隔绝，我们应该感激它。
但是地方已经不是以前的样子了。量子力学预言两个粒子可以成为亲兄弟。由于缺乏耦合它们的机制，粒子应该是完全自主的——然而接触一个粒子就是接触另一个粒子，就好像距离对它们没有任何意义一样。分而治之的科学方法对他们来说是失败的。如果你一次只看一个粒子，你就会忽略这些粒子的联合特性;你必须一起测量这些粒子。
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.”
这就是空间。这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。
在它的脸上，我们通过对组织的赞美来说，我们没有获得任何东西;我们只是对另一个人交出了一个谜，因为现在我们必须解释该组织。但这可能是一个机会，因为现在我们可以想象宇宙是什么样的没有以必要的方式命令。然后它可能不再是空间。我们可以将其视为宇宙的可能状态之一，而不是思考空间，而不是冰是可能的水状态之一。实际上，冰比喻还不错。水在较窄的条件范围内固体而不是气态。同样，空间可能是异常，而不是规则;最拟议的统一物理理论表明，绝大多数宇宙可能的国家是非缺课。“在不列颠哥伦比亚州大学的弦理论家中，Moshe Rozali说：”那里时空存在的地方。“它需要一些特殊的条件。”在秩序和紊乱之间的暮色中，空间和无缝性之间，也许我们可以找到物理学家困扰着的非局部现象的可理解解释。
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。图表包含400个数字。要填写数据，AAA等地图公司，如AAA雇用驾驶员从城市到城市旅行，并击落里程表里程或接受GPS读数。就真实信息内容而言，图表非常冗余。距离遵守数学家称之为“距离公理”的具体规则。首先，沿着对角线运行的20个数字是零 - 从每个城市到自身的距离。剩下的数字，一半是重复的，因为距离是对称的：从达拉斯到盐湖城的汽车驾驶到盐湖城的覆盖基本上是一辆汽车的落地。实际上，大多数地图公司留下了这个冗余信息，并仅显示了剩下的数字三角形。
Even the 190 quantities in that triangle are not fully independent of one another, because you can boil them down to 60 values representing each city’s coordinates—latitude, longitude, and altitude—as well as an additional value for Earth’s radius when cities are far enough apart that the planet’s curvature becomes a factor. Finally, you can lose several more numbers because the conventions used for the coordinate system (such as taking the prime meridian to be zero degrees longitude) don’t matter for the purposes of driving distances. That knocks out another six quantities. So now you’re down to 55. The 400 numbers you started with are just various arithmetic combinations of 55 numbers. That may not be obvious from looking at the chart, but you know it has to be true because you could reverse the process. You could start with the cities’ coordinates, mark their locations on a map, and use trigonometry to calculate the intercity distances.
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。
假设这不是案例 - 假设图表中的数据并不是如此高度有序。如果我用400个随机数填写图表并要求您在地图上标记他们的位置，您将几乎肯定会失败。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，距离达拉斯到盐湖8000英里。现在，这并没有太大意义，是吗？这些数据将盐湖城放入两个不同的地方，具体取决于您是否直接从达拉斯驾驶或在丹佛停下来。这种情况就像一个愚人的笑话，你的朋友将碎片从不同的拼图游戏混合在一起，让他们给你组装。你会努力将这些碎片放在一起，直到它黎明为你，你所谓的朋友是一个残酷的恶作剧。
在这种情况下，立场变得毫无意义。空间变得毫无意义。它不再是描述地方之间关系的一种有用的方法了。但这并不意味着城市的相对布局是不可理解的。即使你不能在地图上标出这些城市，你也可以回到完整的里程表上。换句话说，你可以使用哲学家所说的“非中介”距离，这种距离直接连接成对的城市，不能被简化为一系列较短的跳跃。这并不完全是一种假设的情况。当我第一次在波士顿开车时，我不得不学着不信任自己的空间意识，因为它总是让我迷路。在迷宫般的单行道和变形虫形状的“广场”中，你通常要往西才能往东，或者要往右拐就得走左车道。从鸟瞰的角度知道某个地方的位置对你没有好处;相反，你需要机械地跟随方向，知道转弯的位置和方法。 To a driver, Boston is a nonspatial city.
我对于关系网络爆发，这真的不是那么奇怪。毕竟，这是人际关系的情况。我们的社交生活太纠结，无法在空间地图上布局。不是人们不尝试。家族树将遗传和夫妻的亲密性翻译成空间闭合，在线社交网络产生类似的尝试。例如，Wolfram Alpha网站曾经能够使用点来映射您的Facebook好友网络，以象征您的朋友和线路连接那些互相交友的人。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。
当我第一次生成Facebook图表时，我注意到我的物理同事和我的音乐朋友之间的一系列杂散联系，揭示了一个理论家，我与分享我对古巴舞蹈音乐的热情。发现意外连接是这些图表的一半，但确实暴露了空间隐喻的局限性。没有一致的方法来指定理论师在图表上的位置。像上面的盐湖城一样，他占据了两个不同的地方，对应两个社交界。当您考虑所有这些图表休假时，失败会加深。两个Facebook“朋友”可能从未见过或说过，但图表将它们链接好像是他们是BFFS。一个人可能对另一个人有一个无重的粉碎，仍然是一条线连接它们。为了捕捉人际关系的这些其他维度，您可以使用符号的节日家族树：厚厚的邦德，敌意的曲折，等等。这种图表，被称为基因图，在心理学家，社会工作者和努力追随的人中受欢迎权力的游戏．符号弥补了空间隐喻的失败。
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，军队限制跨军阶的社交活动，因为他们认为熟悉可能会引起轻视。因此，军衔的差异类似于空间上的分离:一名士兵与一名上校之间的距离，就像达拉斯与盐湖城之间的距离一样。信息在指挥链上上下流动，就像一个人从达拉斯开车到盐湖城，必须经过中间点一样。由于这种结构，军队等级图是军队社会关系的公平表现。
军队的结构是由军事纪律施加的，但在其他情况下，订单从内部自发发展。经典例子是市场经济。我们经常谈论“经济”，好像它是一个有意识的是与数百万的人带着钱的钱。从某种意义上说，因为集体安排超越了创造它们的人。在孤立中，个人不会在商品上汇价标签，因为他们没有人购买或卖出。当人们聚集在一起和贸易时，价格变得重要。根据他们的粗糙技能，价格从人与人差异，地点。一些Plucky的企业家利用这些变化来购买低量并销售高;在这样做的过程中，那个人有助于提供供应，从而协调价格。
这种自组织现象在物理学中经常发生。例如，单个水分子没有温度。当分子碰撞并交换能量时，温度就变得有意义了。如果你把冷水和热水混合，冷水变暖，热水变冷，直到两者相等。在平衡之前，水的特征是有两个温度;之后，通过单个值。复杂产生简单。不过，复杂性仍然是潜在的。当温度波动或水发生变化(如在茶壶中沸腾)时，你就能辨别出它的存在。物理学家通常用这些偏离标准行为的现象作为观察材料微观组成的窗口。
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。”
这件事没有地方的概念......如果你刚把手伸出手，你就会到达整个宇宙中的每个人。
基本颗粒之间的连接是尽可能简单的。两个颗粒要么相互连接，要么没有连接，就像Facebook用户可以成为朋友，也可以不是分分合合的关系。由此产生的网络看起来就像一个弦艺术工艺项目，在这个项目中，你将钉子(代表颗粒)敲入一块木板，并在其中拉伸线(连接)。尽管其结构简单，网络可以呈现出各种各样的形状，从骨骼轮廓到精致的曼荼罗。
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。
能量在一个完全相互连接的网络中达到最大值，在这个网络中，每一粒粮食都与其他粮食相连。在这样的网络中，局部性原则不成立;你可以在一次跳跃中从一个谷物到另一个谷物，而不需要经过任何中间点。这个网络缺乏关系的层次——近对远，小对大——这是空间的特征。你不能把它细分成单独的块;它是一个不可分割的整体。“这东西没有本地化的概念……Markopoulou解释道。“只要你伸出手，就能触及宇宙中的每一个人。”
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- 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。
低能耗模式则是另一回事。他们正是我们想要的。每一个颗粒都与其他几个颗粒相连，形成一个规则的网格，就像蜂巢或编织织物一样。距离的概念重新获得了意义:一些颗粒在一起很近，其他的则相隔很远。网络很好，很宽敞。局部性原则是正确的:对于从一个地方到另一个地方的影响，它不能直接跳到那里，而是必须通过网络工作。信号的传递需要时间，这就解释了为什么物体通过空间的速度是有限的(受光速的限制)。
简而言之，无空间和空间只是同一颗粒网络的两个不同阶段。一个可以蜕变成另一个;一团皱巴巴的东西可以展开成一片平坦的地方。理论家们提出了几种可能发生这种情况的方法。重塑可能是一个及时发生的过程。这个网络一开始就非常热——一个高度相互关联的模式，包含着巨大的能量。然后它冷却并结晶，就像一盘水结冰一样，随着链接溶解和重组，形成一个整齐的排列。诀窍在于解释冷却。事情不会自己冷却下来;必须有什么东西把他们的热量排出去。 “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，过渡可能不是在时间展开的过程，而是在量子级产生的结构化。网络可以一次存在于多个条件下，一个被称为叠加的稳定。虽然大多数条件都是非缺陷的，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TRING THIRESIST探索了类似于MARKOPOLOU的量子图形的想法。在20世纪90年代，他们开创了“矩阵模型”所谓的，因为方程式基于网格或矩阵，数量就像里程图一样。数学意义上的矩阵与电影的虚拟现实“矩阵”无关矩阵，但前提却非常相似:我们所体验的世界是一种由更深层次的现实产生的模拟。最著名的矩阵模型是由四个理论家Tom Banks, Willy Fischler, Steve Shenker和Leonard Susskind提出的。他们的模型，就像量子图解一样，假设宇宙是原始物质颗粒间相互联系的猫的摇篮。在适当的条件下，无关的连接会断裂，颗粒会形成规则的空间网格。“你从一堆没有特定结构的Tinkertoy零件开始，”斯坦福大学物理学教授Susskind说。“你把它摇一摇，它就会变成某种晶格或结构。”
弦理论很久以前就不再是它的名字了。它不仅假设了一维弦，还假设了二维膜和高维的类似物——理论家们称之为1膜、2膜、3膜、4膜，等等。一些膜，由D指定，可以作为弦的端点。在这个啄食顺序的底部是不起眼的d0膜，一种粒子。作为一个真正的几何点，没有尺寸或任何其他空间属性，d0膜是空间的完美构建块。为了证实这一直觉，理论家们计算出d0膜具有作为引力子的正确属性，几十年来人们一直假设d0膜是传递引力的粒子。
矩阵模型以这种粒子为基础，完全从大量的粒子中构建宇宙。每个粒子都可以相互作用，它们的相互作用不是简单的开启或关闭，而是在强度和质量上有所不同。你向一对粒子注入的能量越多，它们的结合就会变得越紧密。与之同名的数字矩阵量化了这张互动网络。例如，如果你往下读到第8行，然后到第12列，那里的数字会告诉你8号粒子与12号粒子相互作用的强度。为了不仅表达原始的强度，而且还要表达连接的质量，你需要几个这样的矩阵。
我们只模糊地意识到自己骑在一个巨大的岩石球上，而细菌对我们日常的挣扎一无所知。大自然按规模有层次。
每个矩阵都是一个正方形，从左上角对角线到右下角是一组特殊的数字——第八行与第八列相遇，第十二行与第十二列相遇，以此类推。这些告诉你每个粒子相互作用的程度本身．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点临时，但是通过对称考虑来决定D0-Branes的法律。等式的数学平衡是该模型的组织原理。对称性确保矩阵中的偏差值被轭到对角线值 - 换句话说，布兰斯的相互作用取决于它们的自交互。通过可比较的量来锻造粘合的颗粒，而自相互作用水平不同的颗粒仍然冷却。简单地说，就像吸引一样。因此，布兰斯将凝聚成与您的Facebook网络中的社交界等分开的集群。这些簇构成物理学的普通亚基颗粒。每个群集可以通过几个数字紧凑描述 - 即其成分的自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”。
这只是一开始。您可以采取我们所有熟悉的空间概念 - 移动，尺寸，地方 - 并在Brane Dynamics方面解释它们。运动：事物转移他们的位置，因为D0-Branes的自我相互作用变化。这就像说古巴舞者突然都对多米尼加音乐感兴趣。他们“将”作为一个群体进入一个新的激情。这种运动可能听起来隐喻，但在矩阵模型中，它是物理运动的起源。尺寸：物体中的扁浆的自相互作用并不完全相等，但具有轻微的传播，使物体跨越一系列位置。位置：单独位置的群集是独立的，因为它们的自相互作用不同，这抑制了根据对称逻辑的相互相互作用。这就是说古巴舞者和射线影片从未有太多互相说话。“分离”的事情并没有真正分开，“Susskind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。我们的目标是前进除了空间。膜可以做到这一点。它们的行为方式可能过于复杂，无法用少量空间坐标来表示。例如，星系团之间的相互作用永远不会被完全抑制，因为量子效应会让它们重新活跃起来。因此，空间分离的集群不是完全独立的;它们感受到其他星系团的轻轻拉扯。这就是矩阵模型解释重力的方法。从某种意义上说，这些模型唤起了牛顿的引力图景，即引力是一个从一个物体跳跃到另一个物体的非局域力。产生它的相互作用不是通过空间传播的，而是直接的、非中介的、非本地的联系。
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.
实际上，群集并没有真正有“内部” - 没有一个空间的空间，其中d0-branes周围肆虐。可以说是甚至没有任何D0-BRANERE，因为他们投降了他们的个性并被同化进入集体。如果你从外面看一簇，你看起来不是材料的外表，但是空间的结束;如果你把手捅到群体中，你就不会达到其内部，因为群体没有内部。相反，你的手也会被同化（这对它不好）。我f you wisely refrain from touching the cluster and instead throw particles into it, you will notice that the cluster’s storage capacity depends on its area rather than on its interior volume—again, for the simple reason that it doesn’t actually have an interior volume. Space has no meaning at this level.
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的。它可以像手风琴一样折叠起来，因为它从未真正存在过。(“虚幻”这个词可能不恰当。“派生”或“构建”会更好，但不那么诗意。这个维度可能在最低层次上不存在，但对于任何比膜更大的物体来说，它仍然是非常真实的。)
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。大自然按规模有层次。
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。
物理需要有一些基础结构，这是一切建立的东西，时间就像任何候选人一样。
马里兰大学(University of Maryland)的粒子理论家拉曼·桑德拉姆(Raman Sundrum)有一种引人注目的说法。(事实上，它是如此戏剧化，如果没有严格的数学支持，你可能会认为它是异想天开而不予理会。)假设你是一位艺术家，正在画国家广场，前景是一个冰淇淋摊，背景是华盛顿纪念碑。为了在平面画布上唤起一种距离感，你以不同的比例画出这两个物体。在AdS/CFT场景中确实发生了类似的事情。宇宙看起来是三维的，但实际上可能是一张二维的画布，我们所感知到的第三维空间的距离最终是一个尺度上的差异。Sundrum说:“深度维度可以用艺术家必须的方式重现:把华盛顿纪念碑画得非常小，在前景中画一些非常大的东西。”一个遥远的物体实际上就在你身边;它看起来很小，因为它真的是小。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。
不同大小的东西并不是完全独立的;它们与类似大小的物体相互作用，其影响可以从一个规模级联到下一个规模。想想那钉子的谚语:因为钉子少了，鞋也丢了;因为缺了一个蹄铁，马丢了;然后是骑士，战争和王国。一家铁匠铺的钉子短缺并没有立即导致君主的垮台;它是通过中间尺度系统间接产生影响的。不同音高的声波也可以这样表现。中国的锣开始以较低的音调隆隆作响，然后逐渐以较高的音调振动。通过尺度传播的必要性解释了为什么空间局部性在涌现维度中存在。 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。
我令人震惊的是，长久以来，空间一直被认为是物质现实的底层基础，但它却位于更深的层次之上。讽刺的是，我所听到的关于量子图形、矩阵模型和AdS/CFT的主要批评并不是说它们太奇怪了，而是说它们还不够奇怪。所有这些模型仍然在量子物理和广义相对论的基本框架内工作，而且很多应该自发产生的结构实际上是预先编入规则的。
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，建立了一切的东西，时间就像任何候选人一样。实际上，如果你不假设时间，你甚至怎么能谈论作为时间的过程？“一旦你说的时间是紧急的，你就会离开铁轨，”马丁克说。“规则是什么？我该怎么办？”Caltech Memicyist Sean Carroll简洁地说：“空间完全被高估了，而时间被低估了......我认为时间将持续下去......空间，另一方面，另一方面是完全的虚伪。空间只是我们在某些情况下发现有用的近似值。“
然而，这种时间和空间的分离与爱因斯坦的伟大洞察力背道而驰，爱因斯坦认为这两者从根本上是不可分割的。如果一个是涌现的，那么另一个肯定也是。许多物理学家确实认为时间是出现的，并且一直在寻找不以时间为前提来思考出现的方法。关键是存在边界。如果宇宙有一个位于外太空的边界，那么突现维度就是空间的，但如果宇宙有一个在过去或未来的边界，那么突现维度就是时间的。事实上，就天文学家所知，我们的宇宙有时间边界而不是空间边界。过去有大爆炸;在未来，不断加速扩张，这也是一种边界。在遥远的过去或遥远的未来，坐在那个边界上的观察者会对其间的时刻了如指掌。昨天、今天和明天会塌成一团。
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·马瑟是一位物理学和宇宙学的作家，著有《弦理论白痴指南》和一段距离的幽灵动作。他是一位高级编辑科学的美国人14年来赢得了美国物理科学研究所，等等。
摘自距离的幽灵动作：重新想象空间和时间的现象 - 黑洞，大爆炸和一切理论意味着什么，由乔治·莫纳（George Musser）由科学美国/美洲料理，斯特鲁斯和Giroux，LLC发表。版权所有©2015由George Musser。版权所有。
