宇宙是如何运行的;微观尺度上的无序微粒(4)

出的距离， 所以在任何一个参考系中的测量值都是相同的，不会受到洛伦兹收缩的影响。但这意味着，在这一尺度上，相对论也不适用。我们需要新的理论来解释这一现象，而随机时空理论很可能提供了这样一个解释。普朗克长度无法因洛伦兹收缩而变短，表明它是长度的一个基本量子，或者说单位。因此，普朗克长度很可能是时空的最小尺寸，比普朗克长度更小的尺寸可以被认为是不存在的。

现在，我们终于可以描述随机时空了。首先，它是颗粒状的，尺寸大约相当于普朗克长度。

其次，这些颗粒之间的距离定义并不明确。量子力学指出，一个物体越大，它的量子学特性就越不明显。因此，我们可以认为时空中某一区域内的质量增加，这一区域的随机性就越小。（这一点和相对论相似。相对论指出，一个区域内的质量越多，它产生的曲率就越高。）随机时空认为，如果宇宙中没有质量，时空就是平坦的，如同爱因斯坦相对论指出的那样。但这是完全随机的，无法被实际确定。如果没有质量，我们还要空间干什么？

 

 

宇宙是如何运行的;微观尺度上的无序微粒

 

第三，在随机时空理论中，因为在这一尺度上的随机特性，这些粒子可以随意飘动，这一点和弦理论以及圈量子引力理论不同。如果把随机时空中的粒子描述为一盒鹅卵石，随机性就像轻微晃动这个盒子，让石子们来回移动。我们希望这些活动的体积元素（鹅卵石）能够解释在普朗克长度上相对论不适用的问题。这是因为相对论是一种建立在牛顿第零定律之上的理论，它需要连贯流畅的数学函数，但在普朗克长度上，这种流畅的函数不再适用。

 

 

宇宙是如何运行的;微观尺度上的无序微粒

 

牛顿可能会感到吃惊。 他认为空间和时间是一个没有特征的空虚，只是让他的三大运动定律能够适用的框架，而这也确实见于每天在我们身边上演着的一切。随机时空理论却设定了一个不确定的时空，这个时空超出了连贯流畅的函数所能描述的范围。

量子力学的希望在于，其函数能够产生于时空本身的特征，像一根扎根地下的支柱，而不是随机搭建的屋顶。

卡尔·弗里德里克，理论物理学博士，先在美国航空航天局做研究员，后供职于康奈尔大学。目前在一家高科技创业公司工作，也是一位专业科普作家。