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2000 多年来，人们一直在问空间和时间的深刻本质，但都为时过早。今天我们终于来到了可以提出这个问题，并且可以希望能得到有意义解答的时代。
撰文 George Musser（美国科普作家）
翻译 梁焰
哲学家杰娜恩·伊斯梅尔 10 岁的时候，她的父亲，一个在伊拉克出生的卡尔加里大学教授，从拍卖会上买来了一个大木柜。伊斯梅尔仔细翻看里面的东西，她发现了一个老式万花筒，被它迷住了。她花了好几个小时琢磨这个万花筒，弄明白了它是怎么工作的。她一边回忆一边说：“发现万花筒时我没告诉我的姐姐，因为怕她也想要它。”如果你往万花筒里仔细看，微微转动它，多姿多彩的形状开始“盛开”、旋转、合并，变幻莫测，看起来蔑视理性解释，几乎好像它们在彼此施加“幽灵般的超距作用”。但你越惊叹它的神奇，越觉得它们的运动是有规律的。你视野对面的形状变化总是步调一致，这种对称性给了你线索，到底发生了什么事？那些形状不是真实的物理实体，而是物理实体的影像—镜像管内摇动的玻璃碎片的影像。伊斯梅尔说：“有一个玻璃珠子，它在空间的不同部位反复出现，如果你注意看更大的镶嵌在内的空间，也就是三维万花筒的物理描述，你将得到更简单的因果规律。那里有一块玻璃，那块玻璃被镜子反射，等等，等等。”看懂了它到底是什么，这个万花筒就不再神秘了，虽然仍然很了不起。
几十年后，伊斯梅尔在准备一个量子物理的谈话时回想起了万花筒，于是就出去买了一个崭新的万花筒，那种装在天鹅绒盒子中、有闪闪发亮的铜管的万花筒。她意识到，那恰恰是物理学非定域性的一个比喻。也许纠缠实验，或已知空间中最遥远星系的粒子的奇怪行为，是因为它们其实只是属于完全不同的王国中物体的投影，或某种其他方式的再创造。伊斯梅尔说：“回到万花筒那个例子，我们知道必须看整体，必须看出影像空间是如何创造出来的，我们应该如何为量子效应构造一个类似于万花筒的比喻？意思是，把我们看到的空间，即我们在空间不同部位观察到的事件的日常空间，看作是一种涌现结构。也许当我们看两个部分时，我们看见的是同一个事件。我们在与位于空间不同部位的同一个物理实在发生交互作用。”
从德谟克利特起，几乎每一个物理学家和哲学家都认为空间是最深层的物理实在，但伊斯梅尔和其他人质疑这个假设。舞台剧的剧本描述了演员在台上应该做什么，但前提是舞台已经存在，而物理定律传统上都是假定空间已经存在。今天我们知道宇宙有比空间中的东西更多的东西。非定域现象腾空而起，不受地方局限，暗示存在一个比空间更深层的物理现实。在那里，距离概念不再可用，东西看起来相距甚远，但其实近在眼前，或者可能就是同一个东西在不同地方表现出来，像万花筒中同一个碎片有多个影像。当我们这样思考时，那些分别位于实验室工作台两侧的亚原子粒子，那些分别位于黑洞内外的亚原子粒子，以及处在宇宙两端遥遥相对的亚原子粒子，它们之间的鬼魅链接就显得不那么鬼魅了。波兰克拉科夫神学院的物理学家、哲学家和牧师迈克尔·海勒尔说：“如果你同意，在最基本的层面上物理学不是定域的，那么一切都是自然的，因为那两个粒子虽然彼此相距甚远，但却在同一个基本层面里游戏。对它们来说，时间和空间并不重要。”只有当你试图用“空间”这种概念想象这些现象时才不可思议，而你那样想是可以原谅的，因为人很难用别的方式思考。
往更深一层探索的想法看来是自然的，因为毕竟这是物理学家一直向往的。每当他们觉得我们世界的某些方面深不可测时，他们就假定自己一定还没有来到它的底层，于是他们继续钻下去，去寻找这些基本的构造单元。例如，液态水可以煮沸成水蒸气或冻结成冰，这是多么神秘！然而，如果液体、气体和固体不是基本物质，而是某一种更基本物质的不同形式，那么这种形态转化就完全有道理。
亚里士多德把水的多种形态当成所谓的原始物质的多种化身，而有先见之明的原子论者认为它们（水的 3 种形态）是原子重新排列成更紧或更松结构的结果。物质的基本单元可以集体获得某种单个单元缺乏的性质。一个水分子不是湿的，一个碳原子不是活的，但很多水分子、很多碳原子共同以正确的方式组织起来后可以是湿的或活的。同理，空间可能是由某些构件构造出来，而单一构件本身并没有空间属性。这些构件也可能拆散和重新组装成非空间结构，如黑洞，或大爆炸暗示的那种非空间结构。理论物理学家尼玛·阿卡尼 - 哈米德说：“时空概念不可能是最基本的，时空应该出自某些更基本的东西。”
这种思想完全逆转了物理学。非定域性不再是神秘的，事情本来就是这样，而定域性则变成了一个谜。当我们不再能把空间当成理所当然的时，我们就得解释空间到底是什么，它是如何生成的，不管是它自己还是它与时间合作。显然，构建空间不会像把分子融化成流体那样简单。空间的基本构件可能是什么呢？通常我们假定建筑的基本单元一定比建筑本身小。我的一个朋友和他的女儿曾用棒棒糖棍搭起了一个埃菲尔铁塔的详细模型，几乎不需要解释糖棍比铁塔小。但对一个空间来说，可能没有什么“更小”的概念，因为“大小”本身是一个空间概念。构建基本单元不能预先假定空间概念，如果要用构建单元解释空间的话，则它们必须既没有大小也没有位置属性，它们应该无所不在，跨越整个宇宙，而且没办法指出它们到底在哪儿。东西没有位置，那是什么意思？那它们到底在哪里？尼玛·阿卡尼 - 哈米德说：“当我们谈到涌现时空时，它一定来自某些我们远不熟悉的框架结构。”
在西方哲学里，超越空间的王国历来被认为是在物理学研究范围之外——在基督教神学层面里，那是上帝存在的平面。18世纪早期，莱布尼兹的“单子”（他想象的宇宙原始元素）像上帝一样，在空间和时间之外存在着。他的理论是朝向涌现时空迈出的一步，但它仍是形而上学的，与具体的现实世界只有非常模糊的联系。物理学家要想成功地解释空间如何涌现出来，他们必须将无空间概念引入自己的研究范围。
爱因斯坦预见了这些困难，他写道：“也许……我们也必须原则上放弃这个空间 - 时间连续统，人类凭自己的聪明才智总有一天会找到沿着这条路前进的办法，这并不是不可想象的。然而，目前这样的计划看起来就像试图在空的空间中呼吸一样。”著名引力学家约翰·惠勒猜测时空是建构在“前几何学”（pregeometry）大厦上的，但承认这只不过是个“关于一个想法的想法”。即使像阿卡尼 - 哈米德这样抑制不住冲动的年轻人也有疑虑：“这类问题很难，不能用我们的日常语言来谈论它们。”
让阿卡尼 - 哈米德保持前行的动力是，他和他的同事已经恰好找到了爱因斯坦说过的不得不用的方法——在空间缺失的前提下描述物理学，在真空中学会呼吸的方法。他已经把这些工作放到历史角度：“2000 多年来，人们一直在问空间和时间的深刻本质，但都为时过早。今天我们终于来到了可以提出这个问题，并且可以希望能得到有意义解答的时代。”
本文原题为《时空的终结》，节选自《幽灵般的超距作用：重新认识空间和时间》（人民邮电出版社，2017年3月），经出版社授权刊登。
岗位描述
从事图书选题策划工作，包括组稿、作者资源开发、出版流程管理以及营销推广等。主要选题方向为科技前沿、自然人文、数理化、心理科学及相关领域等。
能力要求
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团队介绍
人民邮电出版社是工信部所属大型专业出版社（www.ptpress.com.cn），科普出版分社主要负责科技前沿、自然人文、数理化、运动科学、心理科学及百科类图书选题策划和编辑出版，与国内外众多畅销书作者、知名专家学者以及出版机构建立了良好的合作关系，入选“全国科普创作与产品研发示范团队”，数十种图书荣获国家和省部级奖项，市场占有率排名前三。
工作地点：北京市丰台区成寿寺路11号邮电出版大厦
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编辑：PXL
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