공간은 잔인하게 평등 주의적입니다. 연인과 분리되면 두 사람은 두 개의 석탄 덩어리를하는 것보다 물리적 연결을 더 엄격하게 유지하지 않습니다. 이런 식으로 우주는 자연 세계의 조직적 원리, 즉 영국 물리학 자 줄리안 바버 (Julian Barbour)가 말한 것처럼 우주를 함께 묶는 접착제 역할을합니다. 물리적 물체는 Willy-Nilly를 상호 작용하지 않습니다. 그들의 행동은 그들이 서로 관련되는 방식에 의해 지시되며, 주어진 시간에 공간에서 어디에 있는지에 달려 있습니다. 이 구조화 역할은 기계적 운동의 고전적인 법칙에서 볼 수있는 가장 쉽지만 현장 이론에서도 발생합니다. 공간의 다른 지점에서 필드의 값과 변화 값은 필드의 수행을 완전히 결정하고 필드의 지점은 직계 이웃과 만 상호 작용합니다.
이런 종류의 행동은 과학자들이“지역 성”이라고 부르는 것을 반영합니다. 당신은 항상 물체를 가리키고“여기 있습니다”라고 말할 수 있습니다. 우리가 경험하는 세상은 지역의 모든 자질을 가지고 있습니다. 우리는 강한 장소 감각과 장소들 사이의 관계를 가지고 있습니다. 지역성은 우리의 자아감, 우리의 생각과 감정이 우리 자신이라는 확신을 근거로합니다. John Donne을 존중하는 모든 사람은 모든 사람이 입니다. 자신의 섬, 섬. 우리는 우주의 바다에 의해 서로 절연되어 있으며, 감사해야합니다.
그러나 지역은 예전의 것이 아닙니다. 양자 역학은 두 입자가 혈액 형제가 될 수 있다고 예측합니다. 그들을 결합시키는 메커니즘을 원하기 위해서는 입자가 완전히 자율적이어야합니다. 하나는 거리가 그들에게 아무 의미가없는 것처럼 다른 하나를 만지는 것입니다. 분열과 정복의 과학적 방법은 그들에게 실패합니다. 입자에는 한 번에 하나씩 보면 탈출하는 관절 특성이 있습니다. 입자를 함께 측정해야합니다.
우리의 세상은 이러한 겉보기에 신비로운 관계의 웹에 의해 십자가가되었습니다. 그리고 지난 20 년 동안, 나는 물리학 자들 사이에서 지역에 대한 태도로 놀라운 진화를 목격했습니다. 과학 작가이자 편집자로서의 경력에서, 나는 아 원자 입자에서 블랙홀, 우주의 웅장한 구조에 이르기까지 모든 것을 공부하는 사람들, 즉 광범위한 지역 사회의 과학자들과 대화 할 수있는 특권을 가졌습니다. 계속해서 나는 다음과 같은 변형을 들었습니다.“글쎄요, 이상하고, 나 자신을 보지 못했다면 믿지 않았을 것입니다.
비 지역성을 이해하기 위해 첫 번째 단계는 공간에 대한 일반적인 이해를 반전시키는 것입니다. 물리학 자와 철학자들은 를 정의 할 수 있습니다 자연 세계가 매우 구체적인 구조를 가지고 있다는 사실로서 공간. 공간이 세상에 질서를 가져다 준다고 말하는 대신, 세계가 질서가 있고 공간이 그 순서를 설명하기위한 편리한 개념이라고 말할 수 있습니다. 우리는 사물이 특정한 방식으로 서로 영향을 미친다는 것을 인식하고, 그로부터 우주에 위치를 할당합니다. 이 구조에는 두 가지 중요한 측면이 있습니다. 첫째, 우리에게 행동하는 영향은 계층 적입니다. 어떤 것들은 다른 일보다 우리에게 더 많은 영향을 미치며,이 변형에서 우리는 그들의 거리를 유추합니다. 약한 효과는 멀리 떨어져있는 것을 의미합니다. 강력한 효과는 근접성을 의미합니다. 철학자 데이비드 앨버트 (David Albert)는 거리 의이 정의를 "대화식 거리"라고 부릅니다. "사자가 나에게 가까이 있다는 것을 의미하는 것은 그것이 나를 해칠 수 있다는 것입니다."라고 그는 말합니다. 이것은 우리의 일반적인 사고 방식과 반대입니다. 울기보다는“조심해, 사자는 가까이 다가 가면서 튀어 나올 수도 있습니다!” 우리는 이렇게 외칩니다.“어, 사자가 나에게 튀어 나올 수도 있습니다. 가까이있을 것 같아요.”
공간 구조의 두 번째 측면은 다양한 영향이 상호 일관성이 있다는 것입니다. 코뿔소가 나를 해칠 수 있다면 가까이 있어야합니다. 그리고 사자와 코뿔소가 나를 다치게 할 수 있다면, 사자와 코뿔소도 서로 해를 끼칠 수 있어야합니다. (실제로 내 생존은 그것에 달려 있습니다.)이 영향의 패턴에서 공간을 추출합니다. 포식자가 제기 한 위협이 공간 거리 측면에서 표현 될 수 없다면 공간은 의미가 없을 것입니다. 덜 병적 인 예는 삼각 측량입니다. 휴대폰의 신호 막대는 휴대 전화의 셀 타워와의 연결 강도와 그 탑과의 거리를 나타냅니다. 긴급 상황에서 전화 회사는 여러 타워에서 신호를 측정하고 삼각 측량 또는 관련 기술을 사용하여 전화를 찾을 수 있습니다. 측정 값이 단일 위치에서 수렴한다는 사실은 hade 에 의미하는 것입니다. 위치.
구조 측면에서 공간을 정의하는 데있어 좋은 점은 공간의 본질에 대한 장기적인 분쟁 중 일부를 회피한다는 것입니다. 고대 원자 (Isaac Newton)는 공간을 그 자체로 생각하는 반면, 아리스토텔레스 (Gottfried Leibniz와 Ernst Mach)는 우주의 내용이 어떻게 포장되는지 설명하는 추상화를 생각했습니다. 그러나 어느 쪽이든, 공간은 자연 세계가 가지고있는 구조를 반영합니다. 원자력이 옳고 공간이 독립적 인 존재를 가지고 있다면, 깔끔하게 짜여진 직물처럼 고도로 질서를 받아야하므로 물리학이 요구하는 기능을 제공 할 수 있습니다. 공간이 단지 추상화 일 경우 우주의 내용은 추상화에 의미를 부여하기 위해 올바른 방법으로 함께 맞아야합니다.
그것에 직면하여, 우리는 조직에 우선권을 부여함으로써 아무것도 얻지 못했습니다. 우리는 단지 하나의 미스터리를 다른 미스터리로 거래했습니다. 이제 우리는 조직을 설명해야하기 때문입니다. 그러나 이것은 기회가 될 수 있습니다. 이제 우리는 우주가 그것이 아닌 경우 우주의 모습을 상상할 수 있기 때문입니다. 필수 방식으로 주문. 그러면 더 이상 공간이 아닐 수도 있습니다. 얼음이 가능한 물 상태 중 하나 인 것처럼 공간을 절대적인 필요로 생각하는 대신, 우리는 그것을 우주의 가능한 상태 중 하나로 간주 할 수 있습니다. 실제로 얼음 비유는 나쁘지 않습니다. 물은 기체보다 좁은 범위의 조건에 대해 단단합니다. 마찬가지로, 공간은 규칙이 아니라 예외 일 수 있습니다. 가장 제안 된 통일 물리학 이론은 우주의 가능한 대다수의 가능한 상태가 비 공간적이라는 것을 시사합니다. 브리티시 컬럼비아 대학교 (University of British Columbia)의 문자열 이론가 인 모세 로잘리 (Moshe Rozali)는“시공간 존재하는 곳은 매우 비대형입니다. "특별한 조건이 필요합니다." 질서와 장애, 공간 및 공간의 황혼에서, 아마도 물리학 자들이 당황한 비 국소 현상에 대한 이해할 수있는 설명을 찾을 수있을 것입니다.
공간의 조직력을 이해하기 위해 복잡한 움직임, 상호 작용하는 부분이 필요하지 않습니다. 국가의 지리를 고려하십시오. 도시를지도에 배치 한 것으로 생각하거나 종이로드 맵 및 아틀라스에서 발견 된 것과 같은 마일리지 차트와 상호 공간 관계를 표현할 수 있습니다. 흥미로운 점은 차트에 숨겨진 패턴이 포함되어 있다는 것입니다. 기저프 퍼즐 조각이 상자 밖으로 버릴 때 관련이없는 것처럼 보이지만 함께 맞출 수있는 친화력을 보여줍니다.
.20 개 도시가 있다고 가정 해 봅시다. 차트에는 400 개의 숫자가 포함되어 있습니다. 데이터를 채우기 위해 AAA와 같은지도 회사는 운전자를 고용하여 도시에서 도시로 여행하고 주행 거리계 마일리지를 낮추거나 GPS 판독 값을 가져옵니다. 실제 정보 내용과 관련하여 차트는 매우 중복됩니다. 거리는 수학자들이“거리 공리”라고 부르는 매우 구체적인 규칙에 순종합니다. 우선, 대각선을 따라 실행되는 20 개의 숫자는 각 도시에서 그 자체까지의 거리입니다. 나머지 숫자 중 절반은 거리가 대칭이기 때문에 절반은 반복적입니다. 달라스에서 솔트 레이크 시티까지 운전하는 자동차는 기본적으로 다른 방향으로가는 자동차와 같은 땅입니다. 실제로, 대부분의지도 회사는이 중복 정보를 제거하고 나머지 숫자의 삼각형 만 보여줍니다.
그 삼각형의 190 개도 서로 독립적이지 않습니다. 왜냐하면 도시가 지구의 곡률이 요인이 될 정도로 멀리 떨어져있을 때 지구의 반경에 대한 추가 가치뿐만 아니라 각 도시의 좌표, 즉 행성, 경도 및 고도를 나타내는 60 개의 값으로 끓일 수 있기 때문입니다. 마지막으로, 좌표계에 사용 된 규칙 (예 :프라임 자오선을 제로 도로로 늘리는 등)은 운전 거리의 목적으로 중요하지 않기 때문에 몇 숫자를 잃을 수 있습니다. 그것은 또 다른 6 가지 수량을 무너 뜨립니다. 이제 당신은 55로 떨어졌습니다. 당신이 시작한 400 개의 숫자는 55 숫자의 다양한 산술 조합 일뿐입니다. 그것은 차트를 보면 분명하지 않을 수도 있지만, 프로세스를 뒤집을 수 있기 때문에 그것이 사실이어야한다는 것을 알고 있습니다. 도시 좌표로 시작하여지도에 위치를 표시하고 삼각법을 사용하여 인터 시티 거리를 계산할 수 있습니다.
차트는 고도로 주문됩니다. 이것이 도시가 우주 내에 위치한다는 의미입니다. 공간 좌표는 가능한 상호 관계를 포착하는 매우 경제적 인 방법입니다. 위의 예에서, 우리는 20 개 도시와 400 개의 인터 시티 거리를 가졌으며, 이는 55 개의 고유 한 숫자로 감소했습니다. 더 많은 것을 가지고있을수록 저축이 더 인상적입니다. 100 개 도시의 경우 차트에는 10,000 개의 인터 시큐어 거리가 포함되어있어 295 숫자로 줄입니다. 전 세계의 모든 도시 또는 모든 도시 또는 모든 유형의 모든 지리적 특징에 대해 원 거리 데이터는 해당 기능의 위치가 단일지도에서 간결하게 표현 될 수 있지만 하드 드라이브를 소비합니다. Barbour는“그게 공간입니다. "이것은 막대한 규모의 데이터 압축입니다."
압축이 너무 강력한 이유는 지역입니다. 지역성은 전체가 공간 부분의 합임을 의미하며,이 맥락에서 모든 여행은 일련의 작은 단계임을 의미합니다. 짧은 중간체에서 장거리를 구축 할 수 있으므로 각 방향 쌍을 지정할 필요가 없습니다. 예를 들어, 차트는 달라스에서 덴버까지 900 마일, 덴버에서 솔트 레이크 시티까지 500 마일이라고 말할 수 있으므로 달라스에서 솔트 레이크까지 최대 1,400 마일이라고 말할 필요가 없습니다.
.이것이 사실이 아니라고 가정 해 봅시다. 차트의 데이터가 그다지 순서가 높지 않았다고 가정하십시오. 400 랜덤 숫자로 차트를 작성하고지도에 위치를 표시하도록 요청하면 거의 실패 할 것입니다. 예를 들어,이 차트는 달라스에서 덴버까지 900 마일, 덴버에서 솔트 레이크 시티까지 500 마일, 달라스에서 솔트 레이크까지 8,000 마일이라고 말할 수 있습니다. 이제는 그다지 의미가 없습니다. 이 데이터는 솔트 레이크 시티를 달라스에서 직접 운전하는지 아니면 덴버에서 멈추는 지에 따라 두 곳의 다른 곳에 있습니다. 상황은 4 월 바보의 농담과 같습니다. 친구가 다른 직소 퍼즐에서 조각을 섞어 조립하도록합니다. 당신은 당신의 추정 친구가 잔인한 장난 스터라는 것을 당신에게 새벽까지 함께 맞추기 위해 고군분투 할 것입니다.
그러한 상황에서 위치는 의미가 없습니다. 공간 의미가 없습니다. 더 이상 장소 간의 관계를 설명하는 유용한 방법은 아닙니다. 그렇다고해서 도시의 상대적 배열이 이해할 수 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 도시를지도에 놓을 수 없더라도 전체 마일리지 차트로 돌아갈 수 있습니다. 다시 말해, 철학자들이 도시의 쌍을 직접 연결하고 일련의 짧은 홉으로 줄일 수없는 거리 인“중재되지 않은”거리를 사용할 수 있습니다. 이것은 전적으로 가상의 상황이 아닙니다. 내가 보스턴에서 처음 운전했을 때, 나는 공간 인식을 불신하는 법을 배워야했다. 일방 통행 거리와 아메바 모양의“사각형”의 미로에서, 당신은 일상적으로 서쪽으로 동쪽으로 가거나 왼쪽 차선으로 오른 우회전을해야합니다. 조감도에서 장소가 어디에 있는지 아는 것은 좋지 않습니다. 대신, 어디에서 어떻게 회전 해야하는지에 대한 지침을 따라야합니다. 운전자에게 보스턴은 비 공간 도시입니다.
관계 네트워크가 공간에서 터질 수있는 것은 그리 이상하지 않습니다. 결국 인간 관계에 대한 경우입니다. 우리의 사회 생활은 공간지도에 배치하기에는 너무 얽혀 있습니다. 사람들이 시도하지 않는 것은 아닙니다. 패밀리 트리는 유전 적 및 공동 친밀감을 공간적 근접성으로 번역하고 온라인 소셜 네트워크는 비슷한 시도를 낳았습니다. 예를 들어 Wolfram Alpha 웹 사이트는 Facebook Friends Network를 매핑하여 DOTS를 사용하여 친구와 라인을 상징하여 서로 친구를 사귀는 사람들을 연결했습니다. 지도의 공간 거리는 사람들이 공통된 친구의 수에 의해 판단되는 사회적 근접성을 나타냅니다. 일반적으로 친구들은 가족, 반 친구, 직장 동료, 궁극적 인 프리즈 비 팀원, 동료 라디오 헤드 그룹 등과 같은 독특한 사회적 서클에 집착합니다. 이 사람들이 같은 파티에 가면 방의 다른 구석에 모일 수 있으며, 그들 사이의 비 유적 거리는 문자 그대로의 거리로 해석됩니다.
Facebook 그래프를 처음 생성했을 때, 나는 물리학 동료와 음악 친구들 사이에 길을 잃은 것을 발견하여 쿠바 댄스 음악에 대한 열정을 공유했다고 밝혔다. 예기치 않은 연결을 찾는 것은 이러한 그래프의 재미의 절반이지만 공간 은유의 한계를 드러냅니다. 해당 이론가에게 내 그래프에 위치를 할당하는 일관된 방법은 없습니다. 위의 예에서 솔트 레이크 시티와 마찬가지로, 그는 두 개의 사회적 서클에 해당하는 두 곳의 다른 장소를 차지합니다. 그리고이 그래프가 남기는 모든 것을 고려할 때 실패는 심화됩니다. 두 개의 페이스 북“친구”가 만나거나 말한 적이 없을 수도 있지만, 다이어그램은 마치 BFF 인 것처럼 연결합니다. 한 사람은 다른 사람에게 짝을 이루지 못할 수도 있고 여전히 선이 연결됩니다. 이러한 다른 차원의 인간 관계를 포착하기 위해, 당신은 상징으로 가계도로 장식 할 수 있습니다 :밀접한 유대를위한 두꺼운 선, 적대감을위한 지그재그 등. Genograms로 알려진 이러한 다이어그램은 심리학자, 사회 복지사 및 Game of Thrones 를 따라 가기 위해 고군분투하는 사람들에게 인기가 있습니다. . 기호는 공간 은유의 실패를 보상합니다.
어떤 경우에는 사람들이 스스로 조직하여 소셜 네트워크가 급격히 간소화되며 이러한 상황은 공간이 공간에서 어떻게 나타날 수 있는지 알 수있게 해줍니다. 이전에 존재하지 않은 곳에 구조가 형성 될 수 있습니다. 두 가지 방법으로 발생할 수 있습니다. 사람들은 마침내 페이스 북에 도착하여 모든 친구들에게 가입 한 할머니처럼 상호 작용을 시작하는 원자화 된 개인으로 시작할 수 있습니다. 또는 그들은 기존의 관계의 혼란으로 시작하여 자신이 만난 모든 사람을 친구와 친구를 사귀는 사회 나비처럼 그들을 가지지 않을 수도 있고, 절반이 누구인지 알지 못하고 친구가 멈 춥니 다.
.예를 들어, 군대는 친숙 함이 경멸을 일으킬 수 있다는 가정하에 계급 간의 사교를 제한합니다. 결과적으로, 계급의 차이는 공간적 분리와 유사하다. 댈러스가 솔트 레이크 시티와 멀리 떨어져있는 것과 거의 같은 방식으로 사적이 대령과 먼 거리에있다. 달라스에서 솔트 레이크 시티로 운전하는 사람이 중간 지점을 통과 해야하는 것처럼 정보의 체인을 위아래로 흐릅니다. 이 구조로 인해 군사 계층 적 차트는 군대의 사회적 관계를 공정한 표현입니다.
군대의 구조는 군사 훈련에 의해 부과되지만 다른 경우에는 그 명령이 자발적으로 발전합니다. 전형적인 예는 시장 경제입니다. 우리는 마치 돈으로 발진 결정을 내리는 수백만 명의 사람들보다는 의식적인 존재 인 것처럼“경제”에 대해 일상적으로 말합니다. 그리고 어떤 의미에서는 집단적 준비가 그들을 창조하는 사람들을 초월하기 때문입니다. 분리하여 개인은 상품에 가격표를 두지 않습니다. 왜냐하면 구매 또는 판매 할 사람이 없기 때문입니다. 사람들이 모여 거래 할 때 가격이 중요해집니다. 그들의 흥얼 거리는 기술에 따라 가격은 사람마다 다르며 장소마다 다릅니다. 일부 끈적 끈적한 기업가는 이러한 변형을 활용하여 낮게 구매하고 높은 판매를합니다. 그렇게함으로써 그 사람은 공급을 고치고 가격을 조화시키는 데 도움이됩니다.
이런 종류의 자기 조직은 물리학에서 항상 발생합니다. 예를 들어, 단일 수 분자는 온도가 없습니다. 분자가 충돌하고 에너지를 교환 할 때 온도가 의미가 있습니다. 차가운 물과 뜨거운 물을 섞으면 차가운 소리가 따뜻해지고 뜨거운 것은 평등해질 때까지 냉각됩니다. 평형 전에 물은 두 온도로 특징 지어집니다. 그 후, 단일 값으로. 복잡성에서 단순성이 온다. 그러나 복잡성은 여전히 잠재적입니다. 온도가 변동하거나 물이 티켓에서 끓는 것과 같은 변형 될 때마다 거기에 있음을 알 수 있습니다. 물리학 자들은 일반적으로 표준 동작과 재료의 미세한 구성으로의 이러한 편차를 사용합니다.
공간도 마찬가지입니다. 자연의 기본 빌딩 블록은 유명인 가십 걸레를 채우는 관계가 엉성 할 수 있습니다. 일부 조직 메커니즘이나 단순히 평균 놀이를 통해 이러한 관계는 공간 그리드에 배치되어 엄격하게 규정 된 방식으로 만 상호 작용할 수 있도록 연대가되게됩니다. 혼란스럽게 복잡한 상호 작용 네트워크는 우리가“위치”와“시간”이라고 부르는 몇 가지 숫자로 줄어 듭니다. 그러나 근본적인 복잡성은 결코 사라지지 않습니다. 블랙홀과 같은 상황에서는 시스템이 무질서해질 수 있으며 사건은 위치 나 시간을 가질 수 있습니다. 그리고 시스템이 공간적이라도 많은 양의 잠재적 복잡성을 포함합니다. 우리가 우주에서 펼쳐지는 우주는 표면 수준 일 수 있습니다. 여기서 우리는 작은 보트처럼 떠 다니는 동안 Leviathans는 깊은 곳에서 저어줍니다.
네트워크로서의 공간의 개념은 1960 년대로 거슬러 올라가며 John Wheeler, David Bohm, Roger Penrose 및 David Finkelstein과 같은 혁신적인 (및 상징적) 이론가들의 브레인 스토밍으로 거슬러 올라갑니다. 휠러는“먼지”또는“고리”의 양동이를 상상했다고 상상했습니다. 공간 내에 존재하지 않지만 단순히 존재하는 - 그리고 그들을 함께 묶어 공간을 형성합니다. 물리학 자들은 아이디어를 수십 년 동안 만들려고 노력해 왔습니다. 오늘날 가장 강력한 챔피언 중 하나는 Fotini Markopoulou입니다. Fotini Markopoulou는 Facebook 다이어그램과 유사한 그래프로 String-Together 프로세스를 묘사합니다. 그녀와 그녀의 동료들은 그들의 접근 방식을“양자 그래피”라고 부릅니다.
Quantum Graphity는 휠러 곡물이 실제로 무엇인지 지정하지 않습니다. 이는 루프 양자 중력 또는 문자열 이론과 같은 양자 중력에 대한 완전한 이론을위한 작업입니다. 양자 그래피는 그 곡물과 함께 구축 할 수있는 것에 좁게 초점을 맞춘 이론입니다. 실제로, Markopoulou와 그녀의 동료의 철학은 상세한 구성이 중요하지 않다는 것입니다. 조직의 원칙은 보편적이어야합니다. 결국, 물리학 자들은 유사한 규칙이 지진에서 생태계, 경제에 이르기까지 다양한 복잡한 시스템을 지배한다는 것을 발견했습니다. 단점으로, 양자 그래피는 너무 맨발로 알려진 물리학과의 메쉬 문제에 직면합니다. 쾰른 대학교의 클로스 키퍼는“Fotini는 곧바로 뛰어 들어가려고 노력하지만 기존 이론과 관련이 없기 때문에 매우 야심스럽고 위험합니다.
기본 입자들 사이의 연결은 가능한 한 간단합니다. 친구가 될 수있는 Facebook 사용자와 같이 두 곡물은 서로 연결되어 있거나 그렇지 않습니다. 결과 네트워크는 손톱 (곡물을 나타내는)을 나무와 스트레치 실 (링크)으로 망치는 현악기 공예 프로젝트처럼 보입니다. 구조의 단순성에도 불구하고 네트워크는 골격 윤곽선부터 정교한 만다라에 이르기까지 다양한 모양을 취할 수 있습니다.
네트워크에 생명을 불어 넣고, 변화하고 진화 할 수있는 능력을 제공하기 위해 - 마르코풀 루와 동료들은 가용 에너지의 양에 따라 링크가 켜지거나 끄는 것으로 가정합니다. 이 과정은 임시이지만, 다시 목표는 방탄 이론을 만드는 것이 아니라 공간을 구성하는 방법에 대한 가능성을 정찰하는 것입니다. 각 링크는 일정량의 에너지를 나타냅니다. 링크의 체인에는 동등한 수의 분리 된 링크보다 에너지가 적으므로 네트워크의 총 에너지는 수많은 수의 링크뿐만 아니라 결합하는 방식에 달려 있습니다. 패턴이 더 복잡할수록 더 많은 에너지가 구현됩니다.
에너지는 모든 곡물이 다른 모든 곡물과 연결되어있는 완전히 상호 연결된 네트워크에서 최대입니다. 그러한 네트워크에서는 지역의 원칙이 유지되지 않습니다. 중간 지점을 통과하지 않고 한 홉의 곡물에서 다른 곡물로 갈 수 있습니다. 네트워크에는 공간의 특징 인 관계의 계층 구조 (크고, 작고 크게)가 부족합니다. 당신은 그것을 별도의 덩어리로 세분화 할 수 없습니다. 불가분의 전체입니다. Markopoulou는“이것은 지역의 개념이 없습니다… "손을 내밀면 우주 전체의 모든 사람에게 도달합니다."
고 에너지 네트워크가 공간적이 아닌 이유를 보려면 곡물에 위치를 할당하십시오. 모든 곡물은 서로 동일하게 (단일 홉)해야합니다. 처음 세 곡물의 경우 문제가되지 않습니다. 동등한 삼각형으로 배열하십시오. 피라미드에 4 개를 쌓을 수 있습니다. 그러나 다섯 번째는 어디로 가나 요? 적어도 평범한 3 차원 공간 내에서는 처음 4 점과 같은 곳이 없습니다. four 가 필요합니다 -차원 피라미드. 실제로, 각 추가 곡물에는 완전히 새로운 차원의 공간이 필요합니다. 오래지 않아 시각화 능력을 넘어서 높은 차원의 영역에 들어갑니다. 그리고 그 광대 한 장소의 대부분은 낭비됩니다. 네트워크는 어느 방향 으로든 하나의 홉 넓고 Ball-up Spider의 웹에 대한 좋은 인상을줍니다. 따라서 여전히 공간 내에 존재하는 것으로 네트워크에 대해 이야기 할 수도 있지만, 우리가 원하는 공간의 종류는 아닙니다. 모든 방향에서 볼 수있는 한 확장되고 물체 간의 관계에 대한 경제적 인 설명을 제공하는 세 가지 차원입니다.
.하위 에너지 패턴은 다른 이야기입니다. 그들은 우리가 원하는 것입니다. 각 곡물은 몇몇 다른 곡물과 연결되어 벌집이나 직물과 같은 일반 그리드를 형성합니다. 거리의 개념은 의미를 회복합니다. 일부 곡물은 함께 가깝고 나머지는 멀리 떨어져 있습니다. 네트워크는 훌륭하고 넓습니다. 지역의 원리는 다음과 같습니다. 한 곳에서 다른 곳으로 영향을 미치려면 곧바로 뛸 수는 없지만 네트워크를 통해 작동해야합니다. 신호의 통과에는 시간이 걸리며, 이는 공간을 통한 물체의 속도가 왜 (빛의 속도로) 제한되는 이유를 설명합니다.
요컨대, 공간과 공간은 동일한 곡물 네트워크의 두 단계에 불과합니다. 하나는 다른쪽으로 변형 될 수있다. 구겨진 wad는 평평한 팽창으로 펼칠 수 있습니다. 이론가들은 이것이 일어날 수있는 몇 가지 방법을 제안했다. 재구성은 제 시간에 발생하는 프로세스 일 수 있습니다. 네트워크는 거대한 에너지를 포함하는 고도로 상호 연결된 패턴 인 지글 지글 핫으로 시작합니다. 그런 다음 링크가 녹고 재구성되어 깔끔한 배열을 만들기 위해 냉각 된 물이 얼음으로 얼어 붙는 물의 트레이처럼 냉각하고 결정화됩니다. 요령은 냉각을 설명하는 것입니다. 일이 스스로 식지 않습니다. 무언가는 열을 배출해야합니다. "에너지는 어디로 갔습니까?" Markopoulou가 궁금해합니다. “냉동실이 필요합니다. 우주를 식힐 필요가 있습니다.” 그녀와 그녀의 동료들은 에너지가 물질의 창조에 들어갈 수 있다고 추측합니다. 원시 곡물은 기본 입자로 합쳐질 수 있으므로 물질은 공간과 손에 닿습니다.
대안 적으로, 전이는 제 시간에 전개되는 과정이 아니라 양자 수준에서 발생하는 구조화 일 수있다. 네트워크는 한 번에 여러 조건에서 존재할 수 있으며, 이는 중첩으로 알려진 림보입니다. 이러한 조건의 대부분은 비 공간적이지만 의 무언가로 함께 융합 할 수 있습니다. 공간. 우주의 중첩에 대한 가장 잘 발달 된 설명은 다소 다루기 힘든“인과 적 동적 삼각형”이라는 이름으로 진행됩니다. 이 발명가들은 비 공간 형상이 사건이 높게 순서가 높고 처음부터 구축 된 원인과 결과를 구별하는 한 서로를 중화 시킨다는 것을 보여 주었다. 그 효과는 군중의 지혜와 유사하며, 당신이 그룹에게 질문을 제기하는 놀라운 사례와 어느 누구도 정답을 가지고 있지는 않지만 모든 사람의 추측을 풀어주는 . 정답을 제공하십시오. 전형적인 예는 젤리 빈 실험입니다. 항아리에 몇 개의 젤리 빈이 있는지 물어 보면 추정의 평균은 한 사람의 추정치보다 낫습니다. 이 그룹은 회원보다 집단 지능을 가지고 있습니다.
String Theorists는 Markopoulou의 양자 그래피와 유사한 아이디어를 탐구했습니다. 1990 년대에는 방정식이 마일리지 차트와 유사한 숫자의 그리드 또는 행렬을 기반으로하기 때문에 소위“매트릭스 모델”을 개척했습니다. 수학적 의미의 매트릭스는 영화의 가상 현실 "매트릭스"와 관련이 없습니다. 그러나 전제는 매우 비슷합니다. 우리가 경험하는 세상은 더 깊은 수준의 현실에 의해 생성 된 일종의 시뮬레이션입니다. 가장 잘 알려진 매트릭스 모델은 이론가, Tom Banks, Willy Fischler, Steve Shenker 및 Leonard Susskind의 사중주에 의해 개발되었습니다. 양자 그래피와 마찬가지로 그들의 모델은 우주가 원시적 물질의 곡물들 사이에서 고양이의 상호 연결 요람이라고 가정합니다. 올바른 조건에서는 외부 연결 파열과 곡물이 정기적 인 공간 그리드로 들어갑니다. Stanford University의 물리 교수 인 Susskind는“특별한 구조가없는 Tinkertoy 부품으로 시작합니다. "당신은 그것을 흔들고 일종의 격자 나 구조로 나옵니다."
.문자열 이론은 오래 전에 그 이름을 능가했습니다. 그것은 1 차원 줄뿐만 아니라 2 차원 막과 고차원 유사체를 가정합니다. 이론가들이 그들을 1 개의 브레인, 2 개의 브레인, 3 개의 브레인, 4 개의 브레인 등이라고 부릅니다. d로 지정된 일부 밀기는 문자열의 끝점으로 작용할 수 있습니다. 이 펙킹 순서의 맨 아래에는 입자의 유형 인 겸손한 d0-brane이 있습니다. 크기가 부족하거나 다른 공간 속성이없는 진정한 기하학적 지점이기 때문에 D0- 브레인은 공간을위한 완벽한 빌딩 블록입니다. 이 직관을 확인하면서, 이론가들은 D0- 브레인이 중력의 힘을 전달하기 위해 수십 년 동안 가정 된 입자 인 중력으로 작용할 수있는 올바른 특성을 가지고 있다고 계산합니다.
매트릭스 모델은이 입자를 기본으로 받아들이고 많은 사람들로부터 우주를 완전히 구성합니다. 모든 입자는 모든 입자와 상호 작용할 수 있으며, 이들의 상호 작용은 단순히 켜지거나 끄는 것이 아니라 강도와 품질이 다를 수 있습니다. 한 쌍의 입자에 에너지를 주입할수록 결합이 더 엄격 해집니다. 숫자의 이름이 매트릭스는이 웹을 상호 작용하는 웹을 정량화합니다. 예를 들어, 8 번째 행까지 읽은 다음 12 열로 읽으면 숫자가 입자 번호 8이 입자 번호 12와 얼마나 강하게 상호 작용하는지 알려줍니다. 원시 강도뿐만 아니라 연결의 품질을 표현하기 위해서는 여러 매트릭스가 필요합니다.
.각 매트릭스는 정사각형이며 왼쪽 상단에서 오른쪽 하단까지 대각선으로 달리는 특수 숫자 세트입니다. 여덟 번째 행이 8 번째 열을 만나고 12 번째 행은 12 번째 열을 만납니다. 이들은 각 입자가 자체 . 자기 상호 작용은 매트릭스 모델의 핵심 기능입니다. 입자는 아 원자의 자기애 주의자이며, 물리학은 항상 자신의 게시물을 "좋아하는"Facebook 사용자와 동등합니다. 그들의 자기 상호 작용은 평온하고 무제한 품질을 가지고 있습니다. 에너지를 펌핑하지 않고도 강도를 위 또는 아래로 전화 할 수 있습니다.
양자 그래피의 작용은 다소 임시적이지만, D0-brane을 지배하는 법률은 대칭의 고려에 의해 결정됩니다. 방정식의 수학적 균형은이 모델의 구성 원리입니다. 대칭은 매트릭스의 비과수 값이 대각선 값, 즉 밀기의 상호 상호 작용이 자기 상호 작용에 의존한다는 것을 대각선 값으로 윤기시킵니다. 비슷한 양에 의해 자기 상호 작용하는 입자는 결합을 단조하는 반면, 다른 수준의 자기 상호 작용을 가진 입자는 여전히 남아 있습니다. 간단히 말해서 매력적인 것처럼. 결과적으로, 팔찌는 Facebook 네트워크의 소셜 서클과 같은 별도의 클러스터로 응집됩니다. 이 클러스터는 물리학의 일반적인 아 원자 입자를 구성합니다. 각 클러스터는 몇 가지 숫자, 즉 구성 요소의자가 반응의 강도와 품질로 압축 할 수 있습니다.
그것이 매트릭스 모델에서 공간이 발생하는 방식입니다. D0-Branes는 공간 내에서 살거나 움직이지 않습니다. 수학적으로 그들은 모두 한 지점에서 서로 위에 앉아 있습니다. 그러나 그들은 그들의 상호 작용에 대해 너무 선택적이기 때문에 우주에서 생활하는 경험을 낳습니다. 우리가 "위치"라고 부르는 것은 단순히 주어진 클러스터를 독특하게 식별하는 숫자 세트입니다. 그것은 친구를“물리 애호가”,“라디오 헤드 그룹”또는“쿠바 스타일 댄서”로 비둘기하는 것과 같습니다.
.그게 시작일뿐입니다. 당신은 우리의 친숙한 공간 개념 (모집, 크기, 지역)을 취하고 Brane 역학 측면에서 설명 할 수 있습니다. 운동 :D0-Branes의 자기 상호 작용이 다양하기 때문에 상황이 위치가 이동합니다. 쿠바 댄서들이 갑자기 도미니카 음악에 관심이 있다고 말하는 것과 같습니다. 그들은 새로운 열정으로 그룹으로서“움직입니다”. 이러한 움직임은 은유 적으로 들릴 수 있지만 매트릭스 모델에서는 물리적 움직임의 기원입니다. 크기 :물체에서 밀기울의 자기 상호 작용은 정확히 같지 않지만 약간의 확산이 있으므로 물체가 다양한 위치에 걸쳐 있습니다. 위치 :별도의 위치의 클러스터는 자기 상호 작용이 다르기 때문에 독립적이며, 이는 대칭의 논리에 따라 상호 상호 작용을 억제합니다. 이것은 쿠바 댄서와 라디오 헤드 그룹이 서로에게 할 말이 많지 않다고 말하는 것과 같습니다. “Things that are ‘separated’ are not really separated,” Susskind explains. “There’s just a cancellation of the things that are connecting them.”
If all the branes did was reproduce space, that’d be gratifying, but boring. Our goal is to go beyond 공간. Branes can do that. They can behave in ways that are too complicated to represent with a handful of spatial coordinates. For instance, the mutual interactions among clusters are never fully suppressed, because quantum effects keep tickling them back to life. Therefore, spatially separated clusters are not fully independent; they feel the gentle tug of other clusters. This is how matrix models explain the force of gravity. In a sense, the models evoke Newton’s picture of gravity as a nonlocal force that leaps from one thing to another. The interactions that produce it aren’t transmitted through space, but are direct, unmediated, nonlocal links.
Another departure from spatiality occurs inside clusters. The internal group dynamics are intense and every brane is interacting with every other. The branes scramble one another’s self-interactions, and the matrix values representing those interactions lose the qualities of spatial coordinates. Ordinarily, coordinates are independent numbers:You can measure the latitude of a city separately from its longitude. But you can’t do that for branes within a cluster. If you measure the latitude of a brane first, then its longitude, you might get a different result than if you measured the longitude, then the latitude. This kind of ordering effect is known mathematically as “noncommutativity.” In effect, the particle seems to be located in two different places, like Salt Lake City in my cities example. “The position in, say, the ‘x’ direction and the position in the ‘y’ direction can’t simultaneously be measured,” says Emil Martinec, a string theorist at the University of Chicago. “This is certainly not the behavior we expect for a collection of discrete particles—we expect to be able to localize them precisely in all spatial dimensions.” The degree of ambiguity is a measure of just how nonlocal and non-spatial the system is.
Indeed, the cluster doesn’t really have an “inside”— there is no volume of space where the D0-branes bustle around. Arguably there aren’t even any D0-branes anymore, either, because they surrender their individuality and become assimilated into the collective. If you look at a cluster from the outside, what you see isn’t the outer surface of a material thing, but the end of space; and if you poke your hand into the cluster, you will not reach into its interior, for the cluster has no interior. Instead, your hand will become assimilated, too (which can’t be good for it). If you wisely refrain from touching the cluster and instead throw particles into it, you will notice that the cluster’s storage capacity depends on its area rather than on its interior volume—again, for the simple reason that it doesn’t actually have an interior volume. Space has no meaning at this level.
Matrix models do have some peculiarities, but they establish a remarkable principle:A bunch of particles obeying quantum physics can organize themselves so that you’d swear they live and move within space, even if space wasn’t in the original specification of the system. And it turns out that this principle is very general. Not just a swarm of D0-branes but almost any quantum system contains spatial dimensions folded inside it like a figure in a pop-up book. Most such systems don’t bootstrap space from utter spacelessness, as matrix models do, but prime the pump with a low-dimensional space in order to generate a higher-dimensional one.
The AdS/CFT duality is such a system. It starts with a three-dimensional space and generates a nine-dimensional one. One reason string theorists like this scenario so much is that it neatly explains the holographic principle, the idea that the universe can sustain much less complexity than the principle of locality would lead you to expect. The complexity is reduced by just the amount you’d expect if one of the dimensions of space were illusory. In the AdS/CFT scenario, that’s because the dimension in question is illusory. It can be collapsed down like an accordion because it was never really there. (“Illusory” is perhaps the wrong word. “Derived” or “constructed” would be better, if less poetic. The dimension may not exist at the lowest level, but it is still very real to anything larger than a brane.)
The disposable dimension reflects a particular aspect of order in the underlying quantum system. In fact, the requisite order is familiar to us from everyday life—specifically, the fact that big things and small things live as if in worlds apart. Our planet trundles around its orbit oblivious to human affairs, just as we spare little thought for the bacteria that lodge in our skin. Conversely, we have only a vague awareness of riding on a giant ball of rock, and bacteria know nothing of our daily struggles. Nature is stratified by scale.
Sound waves are an especially simple example of this stratification. 길고 짧은 파장의 소리는 서로 잊어 버립니다. if you sound a deep bass note and a high treble pitch simultaneously, each ripples through the room as though it were the only sound in the world. Their mutual independence is analogous to the autonomy of spatially separated objects. Suppose you play two piano keys, middle C and the adjoining D key. The C key creates a sound wave with a wavelength of 1 meter 32 centimeters, and D produces one with a wavelength 14 centimeters shorter. These waves overlap in the three dimensions of space through which they propagate, yet they’re independent of each other, as if they were located in different places. 어떤 의미에서, 당신은 사운드 파를 네 번째 공간 차원 내에서 14 센티미터 떨어져 있다고 생각할 수 있습니다.
The farther apart the keys are on a piano keyboard, the farther apart they are within this imaginary dimension; a given distance along the keyboard translates into a given distance within the dimension. You don’t see this dimension as such; to you, it’s an abstraction that captures the acoustical independence of sound waves. But it’s a remarkably fitting abstraction. Musicians call the difference between pitches a musical “interval,” which has connotations of distance, as if our brains really do think of the differences between pitches as spatial separation. AdS/CFT duality takes this abstraction literally and suggests that one of the dimensions of the space we occupy represents the energy or, equivalently, the size of waves within the underlying system.
Raman Sundrum, a particle theorist at the University of Maryland, has a dramatic way of putting it. (In fact, it’s so dramatic that you’d be tempted to dismiss it as fanciful if it weren’t backed up by rigorous mathematics.) Suppose you’re an artist painting the National Mall, with an ice-cream stand in the foreground and the Washington Monument in the background. To evoke a sense of distance on the flat canvas, you draw these two objects at different scales. Something like that is happening for real in the AdS/CFT scenario. The universe looks three-dimensional, but could really be a two-dimensional canvas, and what we perceive as distance along the third dimension is ultimately a difference in scale. “The depth dimension could be recreated in the way that artists have to do it:by just drawing the Washington Monument really small and drawing something in the foreground really big,” Sundrum says. A faraway object is actually sitting right next to you; it looks small because it really is 작은. You can’t touch it not because it’s distant but because it’s so tiny that your fingers lack the finesse to manipulate it. When things grow or shrink, we perceive that as movement toward or away from us.
Things of different sizes aren’t strictly independent; they interact with things of comparable size, and the effects can cascade from one scale to the next. Consider the proverb of the nail:For want of a nail, the shoe was lost; for want of a shoe, the horse was lost; then the knight, the battle, and the kingdom. A nail shortage in a single blacksmith shop didn’t immediately cause the monarch’s downfall; it exerted its influence indirectly, via systems of intermediate scales. Sound waves of different pitches can also behave like this. A Chinese gong begins rumbling at a low pitch and gradually vibrates at successively higher pitches. The necessity of propagating through scale explains why spatial locality holds in the emergent dimension. What happens in one place doesn’t jump to another without passing through the points in between.
It’s not automatic that the underlying quantum system would possess this kind of hierarchical order. Just as a painting must be composed in just the right way to produce the sense of depth, so must the system have a certain degree of internal coherence to give rise to space. What ensures this cohesion is entanglement among the system’s particles or fields. To produce space as we know it, those particles or fields must be entangled by scale:each particle with its neighbor, each pair of particles with another pair, each group with another group. Other patterns lead to different geometries or systems that can’t be thought of as spatial at all. If the system is less than fully entangled, then the emergent space is disjointed, and an inhabitant of the universe would be trapped inside one region, unable to venture elsewhere. “Quantum entanglement is the thing that is responsible for connecting up the spacetime into one piece,” says Mark Van Raamsdonk, a theorist at the University of British Columbia. When we first encountered entanglement, it seemed to transcend space. Today, physicists think it might be what creates space.
It’s astounding to think that space, thought for so long to be the rock-bottom foundation of physical reality, could perch atop an even deeper layer. Ironically, the main criticism I hear of quantum graphity, matrix models, and AdS/CFT isn’t that they’re too weird, but that they’re not weird enough. All these models still work within the basic framework of quantum physics and general relativity, and much of the structure that is supposed to arise spontaneously is actually preprogrammed into the rules.
Notably, these models presuppose time; they don’t incorporate Leibniz’s and Mach’s suggestion that time should emerge as surely as space does. Some researchers don’t see this as a failing, but as a profound truth about nature—that time must be fundamental even if space isn’t. After all, physics does need to have some foundational structure, something that everything else is built on, and time is as good a candidate as any. Indeed, how could you even talk about emergence as a temporal process if you don’t presume time? “As soon as you say time is emergent, you run off the rails,” Martinec says. “What are the rules? What do I do?” The Caltech physicist Sean Carroll has put it succinctly:“Space is totally overrated, whereas time is underappreciated … I think that time is going to last … Space, on the other hand—totally bogus. Space is just an approximation that we find useful in certain circumstances.”
Yet this separation of time and space runs counter to Einstein’s great insight that the two are fundamentally inseparable. If one is emergent, surely the other must be. Many physicists do think that time emerges and have been looking for ways to think of emergence without presupposing time. The key is the existence of a boundary. If the universe has a boundary located out in deep space, the emergent dimension is spatial, but if it has a boundary in the past or future, the emergent dimension is temporal. In fact, as far as astronomers can tell, our universe has temporal rather than spatial boundaries. In the past, there’s the big bang; in the future, eternally accelerating expansion, which also serves as a type of boundary. An observer sitting on that boundary in the distant past or far future would know all there is to know about the intervening moments. Yesterday, today, and tomorrow would collapse into one.
By this logic, theories that presume time are still incomplete, merely stepping stones to a complete account of how space and time emerge from deeper physics. Theorists will need an even more radical approach.
George Musser는 물리 및 우주론의 작가이며 의 저자입니다. The Complete Idiot’s Guide to String Theory and Spooky Action at a Distance. He was a senior editor at Scientific American for 14 years and has won the American Institute of Physics Science Writing Award, among others.
에서 발췌 Spooky Action at a Distance:The Phenomenon That Reimagines Space and Time—and What It Means for Black Holes, the Big Bang, and Theories of Everything, by George Musser, published by Scientific American/Farrar, Straus and Giroux, LLC. Copyright © 2015 by George Musser. 모든 권리 보유.
