从分子到原子，再到更为根底的粒子……物理学家一路向着更微观的国际探究。一个随之而来的问题是，这个国际最根本的成分终究是什么？是量子羁绊，仍是羁绊态之下更为根底的信息？现在，咱们间隔答案又近了一步……
当你打开双手时，你猎奇过它们是由什么组成的吗？清楚明了，皮肤覆盖着肉体、血液和骨骼。这些身体安排由分子组成，分子由原子组成，原子又由电子、质子和中子构成。而当咱们追溯到根本粒子和能量的层面时，才上升到问题的实质。
可是，咱们真的现已深化实质了吗？纵观物理学史，在曩昔的三百多年中，咱们一直在探究实践的实质——物质到底是由什么构成的。一次又一次，咱们发现比已知更深化的层次。而每打破到一个新的层次，咱们对实践的了解就会被改写。
量子理论、广义相对论是当今解说实践最为成功的理论，但却互不兼容。跟着这两个理论之间的对立不断被谐和，现在咱们或许就处在下一个打破的边际。粒子、能量、空间、时刻，或许任何咱们可能以为是最根本物质的东西都不是实践的实质。而关于这个问题的实在答案，咱们才刚刚开端窥视到。
实践实质的探究进程
关于构成实践的根本元素，在每个年代都有不同的版别。哲学家德谟克利特（原子论的创始人之一）以为，全部物质都是由原子组成的。而亚里士多德以为实践的实质是土、空气、水和火。在十九世纪晚期，人们的关注点搬运到了以太上，即所谓光的传播媒介。
可是，在曩昔的三个世纪中，牛顿重塑了咱们对物质组成的知道。他以为实践由三个根本部分构成：时刻，有质量的粒子，和一个答应粒子在其间运动的空间。依据这三个根本组成部分，牛顿建立了一套了解国际运转原理的体系，并成功地解说了大多数现象。可是，当粒子的运动速度挨近光速时，牛顿的理论就绰绰有余了。
但即便没有这个约束，牛顿的体系也不能解说全部。尽管它描绘了万有引力（使得有质量物体在国际中运动的吸引力），但却不能解说这种力的实质。除此之外，国际之中的其他力也相同奥秘，例如电磁力。一直以来，咱们对实践实质成分的评论从未中止（见下图）。
如今，咱们火急地需求将量子理论和广义相对论一致起来。前者是咱们对微观国际的最佳描绘，而后者是爱因斯坦关于万有引力的天才理论。当咱们妄图描绘黑洞或许大爆炸时，咱们需求结合二者，但这看起来却是不可理喻的。
不合理之处在于，量子理论以为力是由离散的量子组成的，可是广义相对论以为万有引力是接连的。现在，全部妄图量化万有引力的尽力都失利了——可是这些测验为咱们探究两种理论的共同点供给了头绪。
上世纪九十年代末，一项革命性的研讨改动了咱们关于这一问题的知道。其时，胡安·马尔达西纳（Juan Maldacena）在普林斯顿高级研讨院研讨弦理论。弦理论妄图处理上述两种理论的胶葛：弦理论以为，根本粒子由一维“弦”的振荡发作。马尔达西纳经过研讨证明：关于一个时空区域，运用弦理论描绘其内部的万有引力在数学层面上与一组量子方程等价。这组量子方程描绘了该时空区域的鸿沟，但不包含万有引力。咱们将他的发现称为“马尔达西纳对偶”。尽管术语听起来十分深邃，但这一发现激烈暗示了广义相对论和量子力学之间的联络。
量子羁绊发明时空？
这种对偶和另一个物理概念也存在风趣的相关。1935年，爱因斯坦和他的搭档纳森·罗森（Nathan Rosen）证明了两个黑洞可以被一段歪曲的时空（“爱因斯坦-罗森桥”，俗称虫洞）衔接。2001年，马尔达西纳用他的对偶证明了虫洞发作于两个黑洞量子态的羁绊，即两个黑洞好像鬼魂，可以在必定间隔外相互影响对方。
2009年，马克·范拉姆斯多克（Mark Van Raamsdonk）在加拿大的不列颠哥伦比亚大学针对这个问题打开进一步研讨：改动两个黑洞之间的羁绊度会发作什么作用。他发现，这种改动可以操控虫洞的宽度：当黑洞之间的羁绊度进步，虫洞会变大；当羁绊度降低到必定程度时，两个黑洞之间的相关就会被掐断（如下图）。看来如广义相对论所描绘，量子羁绊可以发明时空。
范拉姆斯多克的研讨作用使马尔达西纳和他的搭档——斯坦福大学的伦纳德·萨斯坎德（Leonard Susskind）提出了一个斗胆的假说：时空总体上是由羁绊现象发作的。这个假说窥视到了更深层的实践实质。
但这也仅仅井蛙之见，还没有构成完好的理论。萨斯坎德开端在细节层面进行更多的考虑，例如在一个共同的布景——单黑洞体系内，他们的假说怎么安身。这些国际怪物（黑洞）吞噬物质，并在其体内发明长条形的时空。“量子羁绊值还没有大到可以解说黑洞中发作了什么。” 萨斯坎德标明。
但咱们还没有走进死胡同。萨斯坎德标明：“还有另一个超出羁绊极限的要素，即复杂性极限。” 量子体系可以存在于多个不同量子态的叠加中，复杂度跟着量子态数量的添加呈指数添加。萨斯坎德以为，黑洞量子复杂度的添加可能与黑洞内部时空的构成有关，尽管他还不知道其背面的原理。
可是，上述理论还有一个根本问题。尽管该理论是由马尔达西纳对偶衍生而来的，可是其数学原理标明，已存在的时空是发作新时空的必要条件。加州理工学院的肖恩·卡罗尔（Sean Carroll）以为，假如时空的发作不是一个从无到有的进程，咱们就不能说其构成与量子现象有关，即便他以为二者存在一些实质上的相关。卡罗尔正妄图了解这种相关，但却并没有从马尔达西纳对偶动身。“否则不就是做弊了吗。”他说。
卡罗尔和他的搭档采取了另一种方法。他们暂时先不考虑令人利诱的时刻，转而着手研讨一种叫做“希尔伯特空间”的笼统数学目标。希尔伯特空间的元素代表了一个量子体系全部可能的量子态。任何一个希尔伯特空间都可以被以为是由更小的希尔伯特空间堆积而成的。卡罗尔的团队研讨了各种希尔伯特空间，找到了组成这些空间的更小的空间，并且得到了它们之间的量子羁绊值。随后，他们测验制作出这样的一个图画，其间组成希尔伯特空间的小空间之间量子羁绊值越大，它们在图上就离得越近。他们的问题是：这种图画可以再现空间滑润的几许特征吗？
关于任何以往取得的图画，答案是否定的。“它们简直是一团乱麻。”卡罗尔说。可是他的团队找到了一些可能派上用场的图画。“刚好有几个特定的量子态看起来十分几许化，这些正是咱们要找的。”卡罗尔对这些图画来说，在图中从一个点移动到另一个点的途径相对比较滑润，所以咱们所观察到的空间滑润的几许特征可能是由一个纯量子体系发作的。
信息构成的时空
无论是卡罗尔仍是马尔达西纳的思路都只能帮咱们到这儿了。空间和时刻由量子羁绊或许量子复杂性组成是很好的主意，可是量子羁绊和量子复杂性是由什么组成的呢？这正是咱们挨近实践实质的当地，由于卡罗尔和马尔达西纳的思路都指向了同一个引人入胜的答案：信息
1948年，数学家及工程师克劳德·香农（Claude Shannon）给了“信息”一个简练的界说。他提出，比特流或许字符串中的信息量与信息的熵有关。熵越大，信息就越多。比方，一串仅由000这个3比专长的数字组成的流所含的信息量，就低于一串由001，101或许111组成的流所包含的信息量。
那么信息怎么成为万物的实质呢？羁绊便是信息：两个体系间的羁绊度越高，它们同享的信息就越多。但值得警觉的是，香农界说的信息有必要实在存在并具有实践作用。在上一年的试验中，一台纳米机器能运用信息来冷却金属，可是时空背面的量子信息必定与此有所区别。一个字符串中的信息是有意义的，但不同的是，在卡罗尔的研讨中，导致空间发作的量子信息仅仅存在罢了。“量子态是没有实践意义的，” 卡罗尔说，“它仅仅咱们对国际最好的数学描绘。”
卡罗尔说，量子信息是全部物质的实质，这一说法其实很有道理卡罗尔。假如你从量子力学着手，并且不假定任何事物的存在，那么“你需求考虑的就只有量子信息”。这就使得信息成为了国际的根本成分。“有的人乃至觉得信息是国际中仅有的存在。”卡罗尔说。
德国法兰克福高级研讨院的扎比内·霍森费尔德（Sabine Hossenfelder）以为，咱们或许可以查验上述主意。“完美事物的存在越来越不可能了。”她说。看看咱们已知最完美的结构之一：晶体，由准确重复的分子单元组成。在实践中，就算最纯的晶体也有瑕疵。假如时空由更根底的组成单元，相似的工作就可能会发作。“假如时空不是最根底的物质，其间就应该有瑕疵。” 霍森费尔德说。这些瑕疵会导致一些违反广义相对论的瞬间，而咱们可能经过监测数十亿光年外的光探测到它们。
要完结这样的测验，咱们还有很长的路要走。并且，不论怎么，咱们仍是要对这全部研讨的起点——马尔达西纳对偶坚持置疑。
马尔达西纳考虑的空间和实在的空间不尽相同。他所研讨的AdS空间（anti-de Sitter space）在数学上更简略，并且有清晰界说的鸿沟和内部空间，马尔达西纳才得以将二者联络起来。
马尔达西纳的理论看起来争议不大，但咱们所观察到的国际中的空间与他所研讨的很不同。要点在于，实在的空间在不断加快胀大。这说明咱们的国际没有清晰的鸿沟，所以咱们还不清楚马尔达西纳对偶是否适用于实在的空间。假如答案是否定的，全部依据马尔达西纳对偶得出的定论就都有问题了。
但就算咱们的国际没有鸿沟，它的确也有个规模。在这个规模之外，没有任何事物可以进入这个国际，即便是光也不可以。这或许可以给咱们指出行进的方向。上一年11月，阿姆斯特丹大学的埃里克·韦尔兰德（Erik Verlinde）依据这个规模和一系列假定提出，量子羁绊其实和咱们国际的时空有关。“我的理论受到了萨斯坎德和马尔达西纳的启示。”韦尔兰德说。依据这个腾跃，他导出了一种爱因斯坦方程的变体，并证明了时空和万有引力怎么发作于量子羁绊。这一作用在一般的空间中也适用。
尽管韦尔兰德的假定存在很多争辩，可是他的作用也很振奋人心。他的研讨为物理学中最大的谜题之一——暗能量供给了一种解说。暗能量被以为导致了空间的扩张，可是在Verlinde的结构中，这种作用是天然发作的，并没有暗能量的参加。
假如韦尔兰德是对的，那么在实在国际中，空间和时刻或许的确是由信息构成的。如此一来，这个国际中表面上的实践都是错觉，在它的背面是转瞬即逝的信息。
可是关于萨斯坎德来说，由0和1组成的实践至少有种诗意的夸姣。他说，咱们某一天或许可以将整个国际编成一首诗：“啊，全部都是信息”。
