當今物理學想要解決的最大難題，就是用一個簡潔明快的方程解釋所有的物理現(xiàn)象，這被稱為“大統(tǒng)一理論”，又被稱為“科學終級難題”和“萬物理論”。

在眾多候選理論中，有兩個理論最為突出，它們分別是“弦理論”和“圈量子理論”。弦理論試圖應用數(shù)學的方法統(tǒng)一廣義相對論和量子力學的方程；而圈量子理論則試圖通過將空間量子化的方法讓相對論融入量子力學。

左弦右量，孰是孰非？

它們二者目前都不太不完美，弦理論的公式實在是太繁瑣了，而且這個理論預言的粒子還沒有找到。圈量子理論倒是不需要添加新的粒子，但是它更瘋狂，意欲將時間“徹底干掉”，顛覆我們對世界的認識。今天我就來給大家介紹一下后者，一個更有趣的理論。

相對論的時空與質(zhì)能還未統(tǒng)一

要了解“將相對論融入量子力學”，我們就要先從相對論開始認識。廣義和狹義相對論是怎么描述時間和空間的呢？時間和空間是一體的，物質(zhì)和能量也是一體的，質(zhì)能會影響時空。

廣義相對論：質(zhì)量影響時空

現(xiàn)在我們可以發(fā)現(xiàn)，這樣解釋的世界存在著兩大陣營：時空陣營和質(zhì)能陣營，它們可以相互影響，但是構成機制完全不同，就像是一只布偶貓和一捆海帶一樣，看不出一點點相似的地方。

但是現(xiàn)代生物學讓我們知道，不管布偶貓和海帶看上去有什么不同，它們都是真核生物，它們的遺傳物質(zhì)都是DNA，這就是它們內(nèi)在的聯(lián)系。所以我們要將相對論納入到量子力學中，就必須要改變我們認識時空和質(zhì)能的模型。比如原來我們對貓的認識是“血、肉、皮、骨”，而對海帶的認識是“葉子、葉子、和葉子”，這樣是無法達成共識的，我們要把視角放大到足以看到它倆的微觀結構上，這時候我們才會恍然大悟：原來它們都是細胞構成的呀！

真核生物就是有細胞核的生物

空間的細胞：空間量子

這就是圈量子理論的第一個重要假設：空間是由“空間量子”組成的，它不是存在于空間之中，它就是空間本身，真空其實根本不存在。通過公式我們計算出空間是由閉合的圈構成的，而這些圈會相交產(chǎn)生交點，這些交點就是空間量子，這也就是圈量子理論名字的來源。

早期圈量子的想象圖

在物理史上，人們曾認為光的傳播也是需要介質(zhì)的，于是給這種介質(zhì)起了個名叫“以太”，但是后來人們發(fā)現(xiàn)，必須要放棄“以太”存在的假設才能和實驗觀測相符，因為如果介質(zhì)運動，那么其中的傳遞的光也一定會一起加速才對，可是就像大家都知道的一樣，測量結果顯示光速不能疊加，它總是一個定值。從那時起光的地位就發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，光被認為是不需要介質(zhì)就可以傳播的，同時它也是宇宙中最快的速度。

這一結論引發(fā)了愛因斯坦的思考，并得出了兩個相對論，但是相對論只是完成了精確計算時空現(xiàn)象的任務，卻不能解釋光速的本質(zhì)是什么。這就好像哆啦A夢給了我一臺萬能年糕機，我知道只要把大米放進去就會吐出年糕，但是并不知道機器里到底發(fā)生了什么。 愛因斯坦本人的余生精力也全都放在了這個問題上，但是直到去世也并沒有成功，所以說——大一統(tǒng)理論是愛因斯坦的遺愿。

他已經(jīng)成為了一個科學的符號

如今，圈量子理論再次給光的傳播加上了介質(zhì)，那擁有介質(zhì)的光為什么不能速度不能疊加呢？這就要引出本理論的第二個重要假設了：我們的世界不是物質(zhì)的世界，而是“互動”的世界，構成宇宙的基本要素就是“互動”本身，而物質(zhì)才是在“互動”中展現(xiàn)出的特征。（本來我看到的詞是“事件”，但是我認為“互動”更能體現(xiàn)精髓就替換了）

上面這句話是什么意思呢？不要慌，別急著關掉文章，看我下面的解釋你一定能明白。

顛覆主體客體：不是先有雞才有蛋

水波是大家最熟悉的波，也就是水分子振動而傳播的能量，在我們認識水波的時候，水分子是主體，振動是客體，意思也就是說沒有波動的時候水分子也是存在的，振動不過是水分子在某一個時間的修飾詞而已，有沒有它水分子還是水分子。

但是在量子世界我們發(fā)現(xiàn)了一些神奇的事情，比如光子；當光在傳播和時候它是以光子的形態(tài)在飛嗎？通過實驗我們發(fā)現(xiàn)一個驚人的事實，它傳播時其實是波，只有撞到東西時才會變成粒子！這是一個什么實驗呢，名叫單光子干涉實驗，也就是在人們發(fā)現(xiàn)光的波動性后，猜想是不是因為很多光子在飛過干涉縫時相互影響造成的，所以他們設計了一個一次只發(fā)射一個光子的光源，讓它通過干涉縫，這樣就沒有別的光子影響它了，應該可以安安穩(wěn)穩(wěn)地通過這兩條縫了吧……

當時間累積，干涉條紋就會越來越明顯

并沒有！經(jīng)過足夠久的時間后，它還是出現(xiàn)了干涉條紋！它自己在和自己干涉？！經(jīng)過研究后人們只能得出這樣一個結論：光在傳播的時候就只是波而已，只有當它和其他物體接觸的時候才會將它分散的能量集中在一處，變成一份能量，事實上我們都是通過它打在物體上后呈現(xiàn)出的點狀才給它起名叫光子的，從來都沒有人知道這個光子到底是什么形狀。

這也就導向另一個神奇的結論：一個能量（波動）的粒子性和粒子的能量性（波動性），是可以相互轉(zhuǎn)化的，粒子不是永恒的存在。理解了這個現(xiàn)象后再去理解“互動”的宇宙你就會明白它到底是什么意思了，它就是要把波的主體和客體顛倒過來！

在傳統(tǒng)的認識中，“粒子”是水分子，“互動”（一個水分子影響另一個水分子）是水波，而在圈量子理論認為——“互動”才是水分子，“粒子”其實是水波！

量子的表現(xiàn)造就了物質(zhì)的屬性，它們轉(zhuǎn)換身份了

在這樣一個“互動”宇宙中，“粒子”是“互動”的一個修飾詞，當“互動”達到一定條件后，就會“現(xiàn)形”成為一個粒子，就像是水中出現(xiàn)了一個環(huán)形轉(zhuǎn)圈的水波，讓水面凸了起來，看上去就像是一個物體。

這些線構成空間，而空間的結點就是空間量子

用空間量子理解相對論

那這么怪異的一個理解方式物理學家為什么要創(chuàng)造它呢？因為可以從量子的角度翻譯相對論，把相對論納入量子物理的框架中！現(xiàn)在讓我們試著用它來解釋一下相對論中的問題：

1、光是什么？光是空間量子一個接一個觸發(fā)“互動”的現(xiàn)象

2、光速為什么是宇宙最快速度？因為空間量子間的微小距離決定了速度的上限，而光就是空間量子的互動，所以占有了最快的速度。

3、為什么光速不能疊加？上面說了光是空間量子的互動，而且是最底層最快的那種，所以其他的各種運動和粒子都是在空間量子上的一團慢悠悠的互動，從根源上就不可能疊加，光不是被光源發(fā)射出去的，而是出現(xiàn)在空間量子中就自動“感應”傳播的現(xiàn)象。

光就是空間本身的波動，沒想到吧

是不是覺得“好像有那么一點道理？”。不要急，我們還沒解釋相對論中最大的謎團呢——時間膨脹。而且在接下來的解說中我會揭秘標題上的坑——為什么要干掉時間。

消滅通貨膨脹的時間

相對論說，高速運動的物體相對靜止的物體時間會變慢，而且時間和空間是不可分的，1光年的距離對應著1年的時間差，這個用圈量子理論是如何理解的呢？

你有沒有想過，每次你看表的時候，看到的并不是時間，而是表的刻度？其實這是一個很明顯的事情，我們沒法看到時間，就只能通過看另一個比較有規(guī)律的物理現(xiàn)象來代替時間。也就是說我們可以寫這么一個等式：

干活一上午 = 4小時 = 表的時針走4格。

把中間的時間省略，我們就得到了

干活一上午 = 表的時針走4格。

這是一個“事件”=“事件”的結構，而“事件”其實就是“互動”的集合，這也就是說，如果我們可以用“互動”來直接計量的話，那么時間就不是一個必要的條件！我可以用一個更貼近生活的比喻幫助大家理解：

一頭牛 = 10000元 = 三頭豬

錢只是一個交換價值的工具，它本身不具有價值，國家可以立即宣布廢除紙幣，那它們就一文不值，但是沒有什么權力能宣布它可以廢除一頭?；蚴侨^豬的價值，一定有人想吃它的肉呀，對不對？

時間會膨脹，錢也可以：通貨膨脹

既然圈量子理論已經(jīng)直達本質(zhì)（這個理論中認為的）了，那么時間也就沒有存在的必要了，所以在圈量子理論的方程中，沒有變量t，它所計算每一個“事件”，都是相對于另一個“事件”而言的，如果非要給它們計算時間的話，每一個空間量子都有一個不同的時間。

那為什么我們還能感受到時間呢？因為空間量子太小了，雖然每一個的時間都不一樣，但是只要給它們算一個平均值，看得到的結果就是光滑平穩(wěn)的，就像廣義相對論里描述的連續(xù)時空一樣。

放大放大再放大，就可以看到平滑空間其實是波瀾起伏的

時間膨脹又是怎么一回事？當你的速度接近光速時，空間中的任何“互動”想要追上它都會變得困難，如果你達到了光速，則沒有“互動”能追上你，而圈量子世界中的時間就是一個“互動”引發(fā)下一個“互動”的關系比例，這也就出現(xiàn)了你永遠不會被任何已經(jīng)發(fā)生的事件影響的奇異情況；沒有了豬，錢還有意義嗎？沒有，所以你的時間就停止了！

空間量子構成的世界

以前我們把光速運動的人當成是一大團原子在運動，所以我們很難理解為什么速度會影響時間，但是現(xiàn)在我們認識到原子其實是互動的一種特殊形態(tài)，而互動才是世界的本質(zhì)時，你就可以明白，為什么當其他互動追不上我時，時間就會停止。沒有因，何來果，不是嗎？

這就是圈量子理論的大概介紹了，能看到這里的同學，恭喜你，你對這個神奇宇宙好奇讓我感到尊敬。雖然我已經(jīng)盡力想讓每個人都可以理解了，但是這依然是一個高度抽象，難以消化的知識，畢竟它對于世界認識的顛覆太大了，很多人至今仍以其無知的傲慢對相對論抱以強烈的敵意，更何況是要顛覆相對論的一個未經(jīng)驗證的理論呢。