有望完成爱因斯坦遗愿的圈量子理论为什么想要干掉“时间”？

当今物理学想要解决的最大难题，就是用一个简洁明快的方程解释所有的物理现象，这被称为“大统一理论”，又被称为“科学终级难题”和“万物理论”。

在众多候选理论中，有两个理论最为突出，它们分别是“弦理论”和“圈量子理论”。弦理论试图应用数学的方法统一广义相对论和量子力学的方程；而圈量子理论则试图通过将空间量子化的方法让相对论融入量子力学。

左弦右量，孰是孰非？

它们二者目前都不太不完美，弦理论的公式实在是太繁琐了，而且这个理论预言的粒子还没有找到。圈量子理论倒是不需要添加新的粒子，但是它更疯狂，意欲将时间“彻底干掉”，颠覆我们对世界的认识。今天我就来给大家介绍一下后者，一个更有趣的理论。

相对论的时空与质能还未统一

要了解“将相对论融入量子力学”，我们就要先从相对论开始认识。广义和狭义相对论是怎么描述时间和空间的呢？时间和空间是一体的，物质和能量也是一体的，质能会影响时空。

广义相对论：质量影响时空

现在我们可以发现，这样解释的世界存在着两大阵营：时空阵营和质能阵营，它们可以相互影响，但是构成机制完全不同，就像是一只布偶猫和一捆海带一样，看不出一点点相似的地方。

但是现代生物学让我们知道，不管布偶猫和海带看上去有什么不同，它们都是真核生物，它们的遗传物质都是DNA，这就是它们内在的联系。所以我们要将相对论纳入到量子力学中，就必须要改变我们认识时空和质能的模型。比如原来我们对猫的认识是“血、肉、皮、骨”，而对海带的认识是“叶子、叶子、和叶子”，这样是无法达成共识的，我们要把视角放大到足以看到它俩的微观结构上，这时候我们才会恍然大悟：原来它们都是细胞构成的呀！

真核生物就是有细胞核的生物

空间的细胞：空间量子

这就是圈量子理论的第一个重要假设：空间是由“空间量子”组成的，它不是存在于空间之中，它就是空间本身，真空其实根本不存在。通过公式我们计算出空间是由闭合的圈构成的，而这些圈会相交产生交点，这些交点就是空间量子，这也就是圈量子理论名字的来源。

早期圈量子的想象图

在物理史上，人们曾认为光的传播也是需要介质的，于是给这种介质起了个名叫“以太”，但是后来人们发现，必须要放弃“以太”存在的假设才能和实验观测相符，因为如果介质运动，那么其中的传递的光也一定会一起加速才对，可是就像大家都知道的一样，测量结果显示光速不能叠加，它总是一个定值。从那时起光的地位就发生了重大转变，光被认为是不需要介质就可以传播的，同时它也是宇宙中最快的速度。

这一结论引发了爱因斯坦的思考，并得出了两个相对论，但是相对论只是完成了精确计算时空现象的任务，却不能解释光速的本质是什么。这就好像哆啦A梦给了我一台万能年糕机，我知道只要把大米放进去就会吐出年糕，但是并不知道机器里到底发生了什么。 爱因斯坦本人的余生精力也全都放在了这个问题上，但是直到去世也并没有成功，所以说——大一统理论是爱因斯坦的遗愿。

他已经成为了一个科学的符号

如今，圈量子理论再次给光的传播加上了介质，那拥有介质的光为什么不能速度不能叠加呢？这就要引出本理论的第二个重要假设了：我们的世界不是物质的世界，而是“互动”的世界，构成宇宙的基本要素就是“互动”本身，而物质才是在“互动”中展现出的特征。（本来我看到的词是“事件”，但是我认为“互动”更能体现精髓就替换了）

上面这句话是什么意思呢？不要慌，别急着关掉文章，看我下面的解释你一定能明白。

颠覆主体客体：不是先有鸡才有蛋

水波是大家最熟悉的波，也就是水分子振动而传播的能量，在我们认识水波的时候，水分子是主体，振动是客体，意思也就是说没有波动的时候水分子也是存在的，振动不过是水分子在某一个时间的修饰词而已，有没有它水分子还是水分子。

但是在量子世界我们发现了一些神奇的事情，比如光子；当光在传播和时候它是以光子的形态在飞吗？通过实验我们发现一个惊人的事实，它传播时其实是波，只有撞到东西时才会变成粒子！这是一个什么实验呢，名叫单光子干涉实验，也就是在人们发现光的波动性后，猜想是不是因为很多光子在飞过干涉缝时相互影响造成的，所以他们设计了一个一次只发射一个光子的光源，让它通过干涉缝，这样就没有别的光子影响它了，应该可以安安稳稳地通过这两条缝了吧……

当时间累积，干涉条纹就会越来越明显

并没有！经过足够久的时间后，它还是出现了干涉条纹！它自己在和自己干涉？！经过研究后人们只能得出这样一个结论：光在传播的时候就只是波而已，只有当它和其他物体接触的时候才会将它分散的能量集中在一处，变成一份能量，事实上我们都是通过它打在物体上后呈现出的点状才给它起名叫光子的，从来都没有人知道这个光子到底是什么形状。

这也就导向另一个神奇的结论：一个能量（波动）的粒子性和粒子的能量性（波动性），是可以相互转化的，粒子不是永恒的存在。理解了这个现象后再去理解“互动”的宇宙你就会明白它到底是什么意思了，它就是要把波的主体和客体颠倒过来！

在传统的认识中，“粒子”是水分子，“互动”（一个水分子影响另一个水分子）是水波，而在圈量子理论认为——“互动”才是水分子，“粒子”其实是水波！

量子的表现造就了物质的属性，它们转换身份了

在这样一个“互动”宇宙中，“粒子”是“互动”的一个修饰词，当“互动”达到一定条件后，就会“现形”成为一个粒子，就像是水中出现了一个环形转圈的水波，让水面凸了起来，看上去就像是一个物体。

这些线构成空间，而空间的节点就是空间量子

用空间量子理解相对论

那这么怪异的一个理解方式物理学家为什么要创造它呢？因为可以从量子的角度翻译相对论，把相对论纳入量子物理的框架中！现在让我们试着用它来解释一下相对论中的问题：

1、光是什么？光是空间量子一个接一个触发“互动”的现象

2、光速为什么是宇宙最快速度？因为空间量子间的微小距离决定了速度的上限，而光就是空间量子的互动，所以占有了最快的速度。

3、为什么光速不能叠加？上面说了光是空间量子的互动，而且是最底层最快的那种，所以其他的各种运动和粒子都是在空间量子上的一团慢悠悠的互动，从根源上就不可能叠加，光不是被光源发射出去的，而是出现在空间量子中就自动“感应”传播的现象。

光就是空间本身的波动，没想到吧

是不是觉得“好像有那么一点道理？”。不要急，我们还没解释相对论中最大的谜团呢——时间膨胀。而且在接下来的解说中我会揭秘标题上的坑——为什么要干掉时间。

消灭通货膨胀的时间

相对论说，高速运动的物体相对静止的物体时间会变慢，而且时间和空间是不可分的，1光年的距离对应着1年的时间差，这个用圈量子理论是如何理解的呢？

你有没有想过，每次你看表的时候，看到的并不是时间，而是表的刻度？其实这是一个很明显的事情，我们没法看到时间，就只能通过看另一个比较有规律的物理现象来代替时间。也就是说我们可以写这么一个等式：

干活一上午 = 4小时 = 表的时针走4格。

把中间的时间省略，我们就得到了

干活一上午 = 表的时针走4格。

这是一个“事件”=“事件”的结构，而“事件”其实就是“互动”的集合，这也就是说，如果我们可以用“互动”来直接计量的话，那么时间就不是一个必要的条件！我可以用一个更贴近生活的比喻帮助大家理解：

一头牛 = 10000元 = 三头猪

钱只是一个交换价值的工具，它本身不具有价值，国家可以立即宣布废除纸币，那它们就一文不值，但是没有什么权力能宣布它可以废除一头牛或是三头猪的价值，一定有人想吃它的肉呀，对不对？

时间会膨胀，钱也可以：通货膨胀

既然圈量子理论已经直达本质（这个理论中认为的）了，那么时间也就没有存在的必要了，所以在圈量子理论的方程中，没有变量t，它所计算每一个“事件”，都是相对于另一个“事件”而言的，如果非要给它们计算时间的话，每一个空间量子都有一个不同的时间。

那为什么我们还能感受到时间呢？因为空间量子太小了，虽然每一个的时间都不一样，但是只要给它们算一个平均值，看得到的结果就是光滑平稳的，就像广义相对论里描述的连续时空一样。

放大放大再放大，就可以看到平滑空间其实是波澜起伏的

时间膨胀又是怎么一回事？当你的速度接近光速时，空间中的任何“互动”想要追上它都会变得困难，如果你达到了光速，则没有“互动”能追上你，而圈量子世界中的时间就是一个“互动”引发下一个“互动”的关系比例，这也就出现了你永远不会被任何已经发生的事件影响的奇异情况；没有了猪，钱还有意义吗？没有，所以你的时间就停止了！

空间量子构成的世界

以前我们把光速运动的人当成是一大团原子在运动，所以我们很难理解为什么速度会影响时间，但是现在我们认识到原子其实是互动的一种特殊形态，而互动才是世界的本质时，你就可以明白，为什么当其他互动追不上我时，时间就会停止。没有因，何来果，不是吗？

这就是圈量子理论的大概介绍了，能看到这里的同学，恭喜你，你对这个神奇宇宙好奇让我感到尊敬。虽然我已经尽力想让每个人都可以理解了，但是这依然是一个高度抽象，难以消化的知识，毕竟它对于世界认识的颠覆太大了，很多人至今仍以其无知的傲慢对相对论抱以强烈的敌意，更何况是要颠覆相对论的一个未经验证的理论呢。

如果宇宙将缩小成一个奇点，举例说明时间与空间如何压缩，世界会变成怎样？人类将如何解决这些问题？

现代物理理论认为宇宙是由奇点大爆炸而来，这个奇点是一个密度无限大，体积无限小的物质，它里面包含了无数的星系和无数的天体，宇宙的一切都包含在其中，当这个无限的奇点大爆炸之后，奇点内的物质被释放出来，然后宇宙开始超光速不断膨胀，宇宙也就诞生了。

我们知道了宇宙是由奇点大爆炸而来，但是还有很多会问，那宇宙大爆炸之前是什么样的？奇点所处的空间又是什么呢？有关于这个问题，我们就一起来听听科学家的解释，相信听完你就会恍然大悟。

我们来听听著名物理学家霍金先生对宇宙大爆炸之前的情况是如何理解的？霍金认为，宇宙大爆炸之前什么都没有，有一些人认为宇宙大爆炸之前时间也是不存在的，可是霍金却认为，大爆炸之前时间也是存在的，只是时间的状态不同。

根据爱因斯坦广义相对论，空间和时间一起形成一个不平坦的时空连续体，这个连续体被物质与能量弯曲，霍金认为时间此时会“弯曲”。霍金用欧几里得算法来展开描述，大爆炸之前，“实时（我们经历的平常时间）”被“虚时（想像时间）”取代。真实时间可以想象成一条水平线，左边表示过去，右边表示未来。但其实垂直方向上还有一条线，这便是虚时。虚时不在我们平常经历的时间范围里，但某种意义上来说，虚时与实时一样真实存在。霍金解释说，为了更好地理解这个理论，抓起你手中的万能遥控器（也就是控制宇宙的遥控器），然后点击“回放”。

我们看到的，宇宙大爆炸之后不断膨胀，同埋，当你从反方向来审视宇宙时，它是在不断收缩，只要回放足够远，整个宇宙就会缩小到了一个比原子还小的物质，这个物质就是奇点，在这极小的、密度极高的热能和能量微粒中，我们所知道的物理和时间法则停止运作，此时的时间便是虚时。

因此在科学家的眼里，宇宙大爆炸之前每个字都正确，但连在一起即没有任何意义，奇点并非一个东西，也不是一种状态，甚至可以说奇点本身就是一个既存在又不存在的点。既然不存在，问它之外有什么还有何意义呢？

时间绝非永恒，只是一种宇宙常数而已。如果存在多元宇宙，其中某些逻辑自洽的宇宙很可能根本就没有时间，或者有两种以上的时间。所谓“奇点之前无时间，奇点之外无空间，奇点本身无因果”，就是这个道理。

才上是不少科学家对宇宙大爆炸之前的解释，这些科学家认为，宇宙大爆炸之前什么也没有，时间没有，空间没有，研究宇宙大爆炸之前是毫无意义的。

当然，也有一部分人不认同这些观点，他们认为宇宙大爆炸之前可能并不是什么也没有的，这个奇点的来历就非常神秘，而且这个奇点所处的空间又是什么样的？如果宇宙之外没有空间，那宇宙如何能够无限膨胀下去？要知道宇宙膨胀也是需要空间的，这和地球上一个气球的膨胀原理一样，气球外面如果没有空间，这个气球根本不可能膨胀下去。

这一部分想象空间大一些，他们认为宇宙有可能不是自然形成的，而是人为制造出来的，是宇宙中的高级文明制造的，现代科学理论提出了多元宇宙的概念，如果多元宇宙是真实存在的，那么宇宙之外必须存在着一个我们无法想象的巨大空间，这个空间里林立着无数的宇宙。

这些宇宙的年龄也不相同，有的可能和我们的宇宙一样，只有138亿年，可能有的宇宙非常古老，已经有几万亿年的历史了，那么这些古老宇宙中的高级文明，他们的文明发展史可能要远超过我们的宇宙年龄，可能达到了几千亿年以上，这样的文明，我们无法想象他们的文明强大到何种程度，他们或许已经有能力来人为创造宇宙。

有可能，我们的宇宙就是这样的古老宇宙中的高级文明，用他们文明的实力制造了一个奇点种子，这个奇点，高级文明可能采用了我们无法理解的空间科技，这个奇点不要看非常小，可是内部却是一个宇宙的存在，有着无数的天体，有规则在排列着。

然后高级文明把这个种子放在了多元宇宙共存的空间中，然后通过激活这个奇点，这个奇点就发生了大爆炸，然后再慢慢不断膨胀，一个宇宙就这样诞生了。还有一种可能就是我们的宇宙有可能过去就是多元宇宙的一员，只是后来宇宙太老了，到了死亡的时刻，高级文明通过技术手段将宇宙压缩成一个奇点，然后再大爆炸，宇宙又获得了新生，这可能说法是宇宙的轮回。

对于宇宙，人类了解得非常少，可能现在连皮毛也没有，宇宙是如何来的，宇宙大爆炸之前是什么样的，我们现在都只是一种猜测，想真正揭开宇宙的奥秘，只有人类文明不断努力，不断向前发展，或许等我们成为宇宙金字塔顶端的高级文明的时候，就可以了解到宇宙的真相，有可能那个时候，人类已经站在了宇宙的顶端，但当了解了宇宙的真相的时候，我们仍然感到自己的渺少。

闭合宇宙大爆炸后膨胀，膨胀的扩张力无法与万有引力抗衡，达到一定程度暴胀就趋于停止，从而开始与暴胀相反的坍缩。坍缩到最后，宇宙发生大挤压。整个宇宙成为一个奇点。空间和时间都不复存在。

宇宙收缩过程与现在的膨胀过程相反。空间因收缩而变小，各星体互相靠近，光谱线发生蓝移。时间因收缩而变快。

对于宇宙坍缩的问题，人类根本解决不了。你放心，人类等不到宇宙收缩的时候的。以现在的趋势，宇宙的扩张力远大于引力，宇宙仍将维持膨胀很长一段时间。这段时间远远大于50亿年，50亿年后，太阳将变成红巨星，体积急剧膨胀，吞没水、金、地三颗行星。太阳膨胀地球灭亡，人类难逃一死。本人估计人类连50亿年都等不到，现在有诸多环境问题、社会问题等，人类如果不解决，早晚得死在自己手里。请各位别把人类想得太神通广大了，人类只不过是一种渺小的生物而已。人类和自然抗争，完全没有胜算。