在全息理论中，物理学家可能已经将时空的可塑性归因于其量子根源：一种被称为“魔法”的量子程度。1973年，约翰·阿奇博尔德·惠勒用两句话描述了时空与物质之间的关系：“时空作用于物质，告诉它如何移动。反过来，物质又对时空产生反应，告诉它如何弯曲。” 惠勒的话简明扼要地概括了爱因斯坦的引力理论——广义相对论。惠勒的句子同时提出了一个当今理论家面临的挑战：当他们构建一个宇宙模型时——至少是一个在量子水平上有效的模型——很难让时空和物质以必须的方式相互作用。爱因斯坦将引力视为不是一种力量，而是时空的几何弯曲。在一个流行的类比中，时空的结构就像一张平坦的床垫，像星星这样的巨大物体就像放在床垫上的保龄球。保龄球的重量压缩了床垫，形成了一个凹陷——物质告诉时空如何弯曲。在这个类比中，行星就像一个较小的球体。如果它靠近保龄球，它的轨迹将被床垫上的凹陷所改变——时空告诉物质如何移动。但是广义相对论有一个致命的缺陷。当一颗星星死亡并坍缩时，其质量集中到一个难以想象的密度点。床垫上的凹陷伸展成一个深深的洼地，几乎撕裂了整个床垫。物理学家称这种状态为黑洞。如果一个球体到达这样的撕裂处，它将不再受到床垫的引导，这个类比就崩溃了；科学家需要一个新的理论来理解这种以及其他类似极端的情况。在1990年代末，物理学家们遇到了一线曙光。他们发现如果把时空想象为一组纯量子粒子，原则上就可以用一种全新的方式描述一个黑洞——包括撕裂。理论家们在过去几十年中一直试图理解由这种量子粒子构成的时空到底是如何运作的。他们取得了一些进展：他们发现粒子之间的纠缠赋予了时空其结构，构建了一个物质能够运动的环境，并满足惠勒第一句话的条件。但是惠勒第二句话的来源仍然是个谜；在他们的模型中，物质并没有告诉时空如何弯曲。保龄球坐在床垫上却没有留下凹陷。直到现在。包括查尔斯·曹在内的物理学家最近确定了量子粒子如何赋予时空其弯曲性。在一些最新的研究中，多个团队识别出一种曹称之为“空间柔软剂”的量子力学特征。这是一种被称为“魔法”的量子程度。“没有魔法，事情就有点过于简单，”加州理工学院的物理学家约翰·普雷斯基尔说，他为曹的最新论文做出了贡献。“而且，你知道，量子时空并不那么简单。” 如何编码一个宇宙 物理学中存在着多种视角的转变。例如，看待摆锤的运动就有不止一种方式。你可以使用吊在绳子末端的重量的高度和水平位移来指定其位置。或者你可以改用绳子的长度和角度。这些视角是等价的；简单的三角函数方程将你从一个视角转到另一个视角。 马克·贝兰/《量子杂志》 在过去的50年里，理论家们一直在追逐一个更深刻的视角转变：一种超越爱因斯坦的弯曲时空的新方式来看待宇宙。在20世纪70年代初，雅各布·贝肯斯坦和斯蒂芬·霍金在这一方向上迈出了第一步，发现可以将黑洞（以及任何掉入其中的物体）重新解释为一组球形粒子。在20世纪90年代末，胡安·马尔达塞纳、爱德华·维滕等人将这一洞察扩展到整个宇宙；他们将一个奇异的静态世界描述为一群相互作用的粒子，也以球形排列。在这两种情况下，你可以用区域表面的粒子代替三维的时空区域。你可以将表面视为二维，就像被扁平化成纸质地图的地球仪。物理学家称这种时空的双重性质为全息原理，因为它类似于全息贴纸能够在不失去数据的情况下将整个三维场景压缩到平面上。在过去的几十年中，理论家们探索了是什么赋予三维空间其形状。纠缠，这种将粒子彼此联系在一起的量子属性，似乎作为空间的连接组织。以一个虫洞为例，虫洞是一种理论上连接两个遥远空间区域的桥梁。在全息视角下，一个三维虫洞等价于两组纠缠的粒子。开始剪断连接一组粒子与另一组的“纠缠线”，连接两个区域的通道就会...