莎士比亚曾写下这样一句话：“整 个世界是一个舞台 。 ”物理学家也倾向 于以这种方式思考 ， 他们的舞台就是 空间本身 。 在他们看来 ， 对于空间中 容纳的各种力和场的相互作用 ， 空间 有时仅仅只是一块背景 。 空间本身 ，按照传统的观点来看 ， 并不是由其他 什么东西构成的 。然而 ， 一些科学家开始质疑这一 传统观点 。 空间——或者说广义相对 论里的时空——实际上可能是由小块 的信息组成的 。 根据这个想法 ， 这些 小块的信息通过彼此间的相互作用 ，创造出了时空并赋予其各种特性 ， 比 如引起引力效应 。 这个观点如果正 确 ， 就不仅能解释时空的起源 ， 还可能 帮助物理学家建立起他们追寻多年的 量子引力理论 。科学家希望通过量子计算和理论物 理的结合 ， 来研究时空是否是由微小的 信息比特通过量子纠缠构建起来的 。 两 大物理学理论是否能统一在一起至关重 要 ， 因为目前他们是不相容的 。
破解宇宙代码的畅想
空间是由小块信息组成的这 种可能性吸引了数百位物理学 家 ， 他们在“it from Qubit”项目 的资助下每三个月左右碰面一 次 ， 进行讨论 。 项目名中的“it”指 的是时空 ， “qubit”（量子比特 ， 来 自 quantum bit）代表量子尺度下 的最小可能信息量 ， 类似于计算 机中的 bit（比特） 。 “it from Qubit”背后的设想是 ， 宇宙由某种底 层代码构筑而成 ， 通过破解这些 代码 ， 物理学家最终可以找到一 个方法 ， 去理解宇宙中那些大尺 度事件的量子本质 。最近的一次“it from Qubit” （IfQ）会议于 2016 年 7 月在加拿 大安大略省的圆周理论物理研究 所举行 。 主办方原本预计约有90 人注册 ， 但是因为收到了太多的 申请 ， 结果最终不得不接收了200 人 ， 并在别的大学同时举办6个远 程卫星会议 。 “我认为 ， 就算由信 息构成时空不是最有希望解决量 子引力问题的途径 ， 至少也是其 中之一 。 ”普林斯顿大学的博士后 研究员内特·恩格尔哈特说 。 恩 格尔哈特虽然不是“it from Qubit”项目的正式成员 ， 但还是参加 了其中不少会议 ， 他说：“这方面 的研究刚刚起步 。 ” 因为这个项目既涉及量子计 算 ， 又涉及时空与广义相对论的 研究内容 ， 所以它把两组以前没 有什么交集的研究人员整合在了 一起 ， 其中一组是量子信息科学 家 ， 另一组是高能物理与弦理论 领域的科学家 。 大约一年前 ， 支 持科学和数学研究的私人机构 “西蒙斯基金会”拨款成立了“it from Qubit”合作项目 ， 并资助物 理学家在这个领域做研究以及开 会讨论 。 自那以后 ， 物理学家对 这一课题的热情日益高涨 ， 接连 的会议吸引了越来越多的研究 者 ， 其中一些是西蒙斯基金会资 助的这个合作项目的正式成员 ，还有许多人则单纯是对这个课 题感兴趣 。 IfQ 项目组的成员、 圆周理论物理研究所的博士后 研究员吉田红说：“这个项目正 在解决一个非常重要但同时又 非常困难的问题 。 合作是必要 的 ， 因为这看起来不像是一个人 就能解决的问题 。 ” 这个计划甚至引起了项目外 的科学家的注意 。 没有参与 IfQ 项目的哥伦比亚大学弦理论专家 布莱恩·格林说：“如果理论物理 与量子信息理论的结合真如人们 预期的那样成功 ， 那么这种结合 将极有可能在空间和时间的理 解上带来下一次革命 。
纠缠与时空
时空由比特或者什么别的 东西“组成”的设想是与广义相 对论的预言背道而驰的 。 新的 观点认为 ， 时空并不是基本的 ，而是通过量子比特的相互作用 “涌现”出来的 。 这些比特到底 是由什么构成的 ， 它们又包含着 哪些信息 ， 科学家也不知道 。 然 而 ， 有趣的是 ， 这些问题并未给 科学家带来困扰 。 “重要的是比 特之间的关系”而不是比特本 身 ， IfQ项目组成员、斯坦福大学 的博士后布莱恩·斯温格尔说： “这些集体关系是宇宙丰富物理 特性的源泉 。 这里的关键不是 它们的组成单元 ， 而是这些单元