我们会知道空间和时间的真正本质吗？
不过 ， 尽管如同鬼魅 ， 但量子纠缠依然是量子物理学的核心研究领域 。 在量子力学中 ， 当任何两个物体相互作用时 ， 它们通常就会纠缠在一起 ， 而且只要它们隔绝于世界的其他事物 ， 它们就会一直纠缠——不管之间的距离有多远 。 在实验中 ， 物理学家已经在相距1000公里以上的粒子之间 ， 甚至在地面粒子与轨道卫星上的粒子之间观察到了量子纠缠现象 。 理论上 ， 两个纠缠的粒子可以在星系或宇宙的两端维持它们的关联 。 距离对于纠缠而言似乎并不重要 ， 而这正是困扰了许多物理学家几十年的难题 。
但如果空间是涌现的 ， 那么纠缠在远距离持续存在的能力可能就不那么神秘了——毕竟 ， 距离是一种空间结构 。 对AdS/CFT对偶的研究显示 ， 最初正是由纠缠在AdS空间中产生了距离 。 在这一对偶关系的AdS侧 ， 空间中任意两个邻近区域对应于CFT中两个高度纠缠的量子组分 ， 它们越纠缠在一起 ， 空间区域就越紧密 。
近年来 ， 物理学家开始猜测 ， 这种关系可能也适用于我们的宇宙 。 “是什么将空间维系在一起 ， 并防止它分裂成不同的子区域？答案就在于空间两个部分之间的纠缠 ， ”萨斯坎德说 ， “空间的连续性和联结性归功于量子力学的纠缠 。 ”因此 ， 纠缠可能会巩固空间本身的结构 ， 形成世界几何形状的经线和纬线 。 “如果你能以某种方式破坏（空间）两个部分之间的纠缠 ， 空间就会分崩离析 ， ”萨斯坎德说 ， “这将是与涌现相反的过程 ， 即反涌现 。 ”
如果空间是由相互纠缠的部分构成的 ， 那么量子引力之谜似乎就更容易解决了：与其试图用量子的方式解释空间的扭曲 ， 不如说空间本身就是从基本的量子现象中产生的 。 萨斯坎德怀疑这就是一开始很难建立量子引力理论的原因 。 “我认为（量子引力理论）从未成功的原因是 ， 它从两种不同的东西——广义相对论和量子力学——开始 ， 然后把它们放在一起 ， ”他说 ， “我认为问题的关键在于 ， 它们的关系太密切了 ， 不可能分开再重新组合 。 没有量子力学 ， 就没有引力这回事 。 ”
然而 ， 空间的涌现只是问题的一半 。 由于空间和时间在相对论中如此紧密地联系在一起 ， 任何关于空间如何出现的解释都必须同时解释时间 。 “时间也必须以某种方式出现 ， ”加拿大不列颠哥伦比亚大学的物理学家、从事量子纠缠与时空关系研究的马克·范·拉姆斯东克说 ， “但我们还没有很好地理解这一过程 。 这是一个相当活跃的研究领域 。 ”
范·拉姆斯东克表示 ， 另一个活跃的研究领域是利用时空涌现模型来理解虫洞 。 此前 ， 许多物理学家认为 ， 即使在理论上 ， 将物体送入虫洞也是不可能的 。 但在过去几年中 ， 研究AdS/CFT对偶和类似模型的物理学家发现了构建虫洞的新方法 。 “我们不知道能否在我们的宇宙中做到这一点 ， ”范·拉姆斯东克说 ， “但我们现在知道的是 ， 构建某些类型的虫洞在理论上是可能的 。 ”两篇分别发表于2016年和2018年的论文引发了该领域的研究热潮 。 然而 ， 即使可以穿越的虫洞能够建立起来 ， 它们在太空旅行中也不会有多大用处 。 正如萨斯坎德指出的那样 ， “你不可能以比光更快的速度穿过虫洞” 。
思考的空间
如果弦理论是正确的 ， 那么空间就建立在量子纠缠的基础上 ， 时间可能也是 。 但这到底意味着什么呢？空间如何由物体之间的纠缠“构成”？这些物体本身难道不就在某个地方吗？如果不经历时间和变化 ， 这些物体是如何纠缠在一起的？如果没有存在于真实的空间和时间中 ， 事物本身又会是什么样的存在呢？