最大的未解之谜：什么是空间-时间？

<人们总是把空间为理所当然的。 在结束，这只是空的—该能力用于其他任何东西。 时间也是滴答声不断。 但物理学家的人，他们总是需要一些东西来复杂化。 经常试图把他们的理论，他们发现，空间和时间合并成一个系统如此复杂，一个普通的人会不理解的。

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<阿尔伯特*爱因斯坦的理解是什么在等待着我们在十一月1916年。 一年前他制定的广义相对论理论根据其比重不是一种力量，在空间分布，而是一个酒店的空间-时间。 当你扔球在空，飞在一个弧形，并返回到地球，因为地球的扭曲时空本身的周围，因此该轨道的球和地球将交一次。 在一封信给一个朋友，爱因斯坦认为这一问题的合并广义相对论与其后代，新理论的量子力学。 但他的数学技能，都是不够的。 "我折磨自己与这个!", 他写的。

<爱因斯坦从来没有来到了这一点。 即使在今天，创造一个量子理论的重心似乎非常遥远。 争端隐藏重要事实：一个有竞争力的办法所作为一个说，空间天生的更深的地方—而这个想法会破坏确立了2500多年的科学和哲学观点。

下一个黑洞

<正常磁在冰箱上完全说明了所面临的问题的物理学。 他可以销一张纸和抵抗重力的整个地球。 重力弱于磁力或其他电或核力量。 什么量子效果它站着，他们将弱。 只有实际的证据证明这些程序实际上发生的，这种混杂的画面的问题在早期宇宙—这被认为已经绘量波动引力的领域。

<黑洞是最好的方式来测量子引力。 "这是最好的，你可以找到用于实验，说："特德*雅各布森来自马里兰大学，College Park。 他和其他一些理论家研究黑洞作为一个理论上的支点。 会发生什么事，当你采取的方程的工作完美的实验室，并放在最极端的情况下，可以想象吗？ 不是是否会有一些几乎没有明显的瑕疵?

<关于一般理论预测，物质落入黑洞的无限压缩，因为它的方法中，数学的死胡同所谓的单一性。 理论家不能想象的迹象之外的奇点；所有行收敛。 甚至谈论它，因为有问题的，因为空间-时间，确定mestopolojenie奇点不再存在。 科学家们希望量子理论可为我们提供了一个显微镜，这将使我们能够考虑这个无限小点的无限密度和了解这是怎么得到她的问题。

<边界上的一个黑洞的事情是不受约束的，重力较弱，因为我们知道，所有的物理定律应工作。 更令人沮丧的事实，他们不工作。 一个黑洞是有限的，由事件的地平线时，无法返回：该物质正在从事地平线上，将不会返回。 下降是不可逆转的。 这是一个问题，因为所有已知的法律基础物理学，包括量子机械，是可逆的。 至少在原则上，在理论上你应该能够反向运动，并恢复所有的粒子，你有。

<与一个类似的难题的物理学面临着在1800年代末期，当数学被认为是"黑体"，理想化为一个充满腔与电磁辐射。 该理论的电磁学詹姆斯*麦克斯韦预测，这样一个目将吸收所有辐射，落在它，并将永远不会来到平衡与周围的事项。 "他可以无限吸收的热量从储其保持在恒定的温度，解释说："拉斐尔*索金从理论物理研究所周在安大略省。 从热点的观点，它将有一个温度的绝对零度。 这个结论相矛盾的意见的真正的黑色机构(例如箱中的)。 继续工作，在理论马克斯*普朗克、爱因斯坦表明，黑体可以达到的热平衡，如果在辐射能量将提供在独立单位，或广达。

<理论物理学家为近半个世纪以来试图达到这些解决方案的黑洞。 晚斯蒂芬*霍金的剑桥大学已经采取了一个重要步骤，在中世纪70年代，运用量子理论领域的辐射周围的黑洞，并表明他们非零的温度。 因此，他们不仅可以吸收，而且这些能源。 虽然他的分析是搞砸了黑洞在该地区的热力学，它也加剧了该问题的不可逆转性。 出辐射中发现，在边境的一个黑洞和不传送信息的大便。 这个随机的热能。 如果你相反的过程和饲料这个能量的黑洞，什么都不起：你刚刚获得更多的热量。 它是无法想象的是，在一个黑洞，是东西离开了，只是被困，因为尽快黑洞中发射出的辐射，它是降低并且，根据霍金的分析，在结束消失。

<这个问题是所谓的信息矛盾的，因为黑洞破坏了信息有关的困粒子，你可以尝试恢复。 如果物理学的黑洞确实是不可逆转的，什么必须开展信息反馈和我们的概念的空间-时间可能需要更改以适应这一事实。

原子的空间-时间

<热是随机的运动的显微粒子，像气体分子。 由于黑洞可以加热和冷却下来，它可以合理地假定，他们组成部分，或者，如果在一般情况下，从微观结构。 并且由于一个黑洞只是空空间(根据广义相对论落入一个黑洞，这个问题通过的事件的地平线时，未停止)，第一部分的黑洞应该以一块空间本身。 并根据具有欺骗性的简单的一个扁平的空白空间隐藏着一个巨大的复杂性。

<甚至在理论上，是应该保存传统观念空间时，得出的结论，即东西藏在那个光滑的表面。 例如，在1970年代末期独立实体的史蒂芬*温伯格，现在正在奥斯汀的得克萨斯大学中，试图描述重力以及描述其他部队的性质。 和发现的空间-时间是难改，在其最小尺度。

<物理学的最初可视化的显微空间作为一种马赛克的小块的空间。 如果你增加他们的马克斯*普朗克比例，无限小尺寸在10^-35的计，科学家们认为，这是可以看到的东西就像一个国际象棋棋盘。 但也许不能。 一方面，这样一个网络线路，国际象棋的空间，将会更喜欢一些其他的方向，创造一个不对称的，违背了特殊的相对论。 例如，不同颜色的光将会以不同的速度移动—为在一个玻璃的棱镜分割光进入其组成的颜色。 虽然表现在小规模将难以注意到，侵权行为的广义相对论将公开显而易见的。

<热力学的黑洞把成问题的画面的空间的形式简单的马赛克。 测量的热行为的任何系统时，可以计数的一部分，至少在原则上。 放弃一个能看看温度计。 如果汞的价飙升、能源应适用于相对较少的几个分子。 事实上，你措施该系统的熵，其中表示，其微观的复杂性。

<如果你这样做，与普通的问题，的分子数量增加，与体积的材料。 因此，在任何情况下，应当：如果增加的半径海滩球10次内部合1000倍的分子。 但如果你增加的半径的一个黑洞的10倍的数量分子在将乘以100倍。 数量分子的其它组成，必须比例不到其体积和表面区域。 一个黑洞可能出现的三维，但行为的二维对象。

<这个奇怪的效应被称为全的原则，因为它类似于一个全息图，在我们看来像一个三维对象，在仔细检查，产生的图像由两个维膜。 如果全息原则上考虑到了微观的组成部分的空间及其内容的什么物理允许的，虽然并非所有创造空间，将不可足够简单的配对其微小的碎片。

扭曲的网

<在最近几年，科学家们意识到，这都需要参与量子纠缠。 这是一个深刻的财产量子力学的一个非常强大的类型的沟通，这似乎更原始的空间。 例如，实验人员可以创建两颗粒飞向相反的方向。 如果他们感到困惑，他们会保持联系，而不管分离的距离他们。

<传统上，当人们谈到"量子"重，他们的意思是量子离散、数量的波动，以及所有其他的量子效应的—但不是量子纠缠。 一切都变黑洞。 生命周期内的黑洞落在它纠缠粒子，但当黑洞完全蒸发、合作伙伴之外的黑洞仍令人困惑—什么也没有。 "霍金应该叫这个问题的混淆说，"萨米尔*马图尔俄亥俄州立大学。

<甚至在真空，如果没有微粒的电磁和其他领域的内部混乱。 如果你测量领域在两个不同的地方，你的读数将略有波动，但仍然存在的协调。 如果你把该地区分成两个部分，这些部分将在关联和相关程度将取决于几何财产，他们有：该地区的接口。 在1995年，雅各布森所述，参与可提供之间的一个链路存在的问题和几何形状的空间-时间—并因此可以解释法律的严重性。 "更多混淆—重力较弱，"他说。

<一些方法来量子引力，尤其是弦理论考虑参与作为一个重要基石。 弦理论的全的原则不仅适用于黑洞，但宇宙作为一个整体，提供一配方创造空间，或者至少一些它的一部分。 原来的两个维空间将作为一个更广泛的边界体积的空间。 和混淆是相关联的三维空间中的一个单一的和连续的整体。

<2009年，mark van拉姆斯东克从不列颠哥伦比亚大学已提供一个优雅的解释这一进程。 假设一领域的边界上不混乱—他们形成一对夫妇的系统的相关性。 他们对应的两个独立的宇宙之间，其中有没有通信的方法。 当系统变得缠绕，形成一个隧道,一个虫洞，宇宙之间和空间上的船舶可以移动他们之间。 更高程度的纠缠，少长的虫洞。 全世界合并成一个和不再是两个分开的。 "出现了较大的空间-时直接链接的纠缠的这些自由度在场理论，说："凡*拉姆斯东克的。 当我们观察的相关性在电磁和其他领域，他们是一个残粘结合的空间在一起。

<许多其他功能的空间、在外地的连通性，还可以反映混乱。 范*拉姆斯东克和布莱恩记录层、工作在马里兰大学，争辩说，普遍存在的纠缠解释的普遍性的重，它影响到所有目的和渗透无处不在。 作为黑洞，Leonard和胡安*马尔达塞纳认为，纠缠之间的黑洞和她发出的辐射创建一个虫洞回到一个黑洞。 这样的信息存储和物理学的一个黑洞是不可逆转的。

<虽然这些想法的弦理论工作，仅用于特定的几何形状和rekonstruiruet只有一个尺寸的空间，一些科学家们正在努力解释出现的空间，从头开始。

<在物理学上，并且在一般情况下，在自然科学、空间和时间的基础是所有的理论。 但是，我们从来没有注意到空间-时间。 相反，我们得到它的存在从我们的日常经验。 我们认为，最合乎逻辑的解释的现象，我们看到，一些机构的工作在空间-时间。 但是，量子引力告诉我们，不是所有的现象完全适合这张照片的世界。 物理学家需要理解，甚至更深来龙去脉的空间，反面的一个顺利的镜子。 如果他们成功，我们将完成对革命开始于一个多世纪以前由爱因斯坦。