8.以关联为动力(2/2)
这就是力学的基本形式,无须提到“时间”。不含时间的世界并不复杂,它是个相互关联的事件网络,其中的变量遵循概率法则,而我们居然在很大程度上知道怎样来描述。这是个清澈的世界,清风吹过,美丽如峰峦,亦如少年龟裂的嘴唇。
基本量子事件与自旋网络
我所研究的圈量子引力的方程8是惠勒和德维特理论的现代版本。这些方程中没有时间变量。
理论中的各种变量描述了形成物质、光子、电子、原子的其他组成部分的各种场,以及引力场,它们都在同一个层次上。圈理论不是个“统一的万物理论”,从一开始也没有宣称自己是科学的终极理论。它由自洽的几个不同部分组成,力求“只是”对迄今为止我们所理解的世界进行自洽的描述。
场以分立的形式显现:基本粒子、光子、引力子或其他“空间量子”。这些基本粒子并不存在于空间之内,而是形成空间。世界的空间由它们之间相互作用的网络组成。它们并不居于时间之中,而是彼此间不断相互作用,只有在相互作用时才存在。这种相互作用就是世界的现象,是时间最微小的基本形式,既没有方向,也非线性。它也不具有爱因斯坦研究的平滑弯曲的几何结构。它是一种相互作用,量子在相互作用中与发生相互作用的事物相关联,并且显现自身。
这些相互作用的动力学是概率性的。某个事件发生或某样东西会出现的概率,原则上可以用这个理论的方程来计算。
我们无法画出一幅世界上所有发生之事的完整地图或几何图,因为这些现象——包括时间的流逝——只有在与一个物理系统相互作用时才会出现。世界就像是相互关联的点的集合。谈论“从外面看到”的世界是没有意义的,因为没有什么在世界“外面”。
基本空间微粒图示(或自旋网络)
引力场的基本量子存在于普朗克尺度,它们是编织了不固定结构的基本微粒,爱因斯坦以此重新解释了牛顿的绝对时空。是这些基本量子,以及它们之间的相互作用,决定了空间的延展与时间的间隔。
空间邻近的关联把这些空间微粒联结成网,我们称之为“自旋网络”,“自旋”一词来源于描述空间微粒的数学9。自旋网络中的一个环称为“圈”,“圈理论”就因这些圈而得名。
这些网络进而会通过不连续的跳跃彼此转化,成为在理论中被描述为“自旋泡沫”的结构。10
这些跳跃的出现绘制出的图案,在大尺度上就像是时空的平滑结构。在小尺度上,理论描述了一种涨落、概率性、不连续的“量子时空”,在这一尺度上,只有一大群疯狂的量子出现又消失。
自旋网络图示
这就是我每天要面对的世界,不同寻常,但并非毫无意义。例如,在马赛,我的研究团队正在计算黑洞经过量子态而爆炸所需的时间。
在这个过程中,黑洞内部及周围不存在单一与确定的时空,存在的是自旋网络的量子叠加。正如一个电子会在发射与抵达屏幕这两个时刻之间展开为概率云,经过不止一个位置,一个黑洞量子坍缩的时空也会经历一个阶段,其中时间会剧烈涨落,不同时间会量子叠加,然后在爆炸后重新变成确定状态。
在这个中间状态,时间完全不确定,但仍有方程可以告诉我们发生了什么,这些方程不包含时间。
这就是圈理论描绘的世界。
我能够确定这就是对世界的正确描述吗?不能,但这是迄今为止我所知道的,在不忽略量子特性的前提下,思考时空结构的唯一自洽与完备的方式。圈量子引力表明,写出一个不包含基本时空的自洽理论是可能的,并且能够用它做出定性的预测。
在这种理论中,时间与空间不再是容器或世界的一般形式。它们只不过是量子动力的近似,其中既不包含时间,也不包含空间,只有事件与关联。这是一个没有基础物理学中的时间的世界。