编织宇宙的”三角形“所有人都逃不过宇宙中的这4种”力“

编织宇宙的三角形

在浩瀚的宇宙中，有一颗行将就木的恒星。在发出黯淡红光的虚胖外壳之下，它犹如洋葱般被层层包裹，而最深处核心中的燃料早已消耗殆尽，再也释放不出任何能量。当外壳失去支撑后，会被恒星引力拉向核心，坍缩开始了。

最壮丽的景象

也许，这样的情节在宇宙中随时随地都在发生着。不过，今天我们要说的故事却比较特别。

坍缩开始后，由铁组成的高密度内核不堪重负，电子被压进了原子核中。在弱相互作用力的影响下，电子与质子结合变成中子，随即释放出中微子。内核也因此被压缩成一颗由中子构成的中子星，

而多余的能量则被转化为高能粒子，形成一道道向外喷发的激波，冲击着向内坍缩的外层。两者的撞击，迸发出了足以摧毁整个恒星的力量，而外层则被吹散到了星际空间，散发出媲美千亿个太阳的光芒。

在这个过程中，由核反应产生的中子、质子和α粒子，克服了电磁斥力，射进了形形色色的原子核中，在强相互作用力下，融合为更大更重的原子核，并为生命的诞生提供了基础的“材料”。

这就是超新星爆发——宇宙中最壮丽的景象。不过，这场演出的演员只有4个：引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。

第四种力

其实，这世上所有的现象，也都是由这四种力合力出演的。

苹果落地、瀑布激扬、涟漪波动……我们在生活中最常察觉到的就是引力，但引力又是其中最难以捉摸的。引力之外的三种力，物理学家通过数百年的研究、完善，都已经发展出近乎完美的理论，并揭示出了它们量子化的本质。而这些理论又能解释许许多多的实验现象。

直到目前，爱因斯坦的广义相对论仍是关于引力最好的理论。

可即便如此，数十年来，物理学家绞尽脑汁，还是无法将它与描述其余三种力的量子场论融合起来。这也是当今物理学界最引人注目的难题：如何将广义相对论量子化。

不过，广义相对论还告诉我们，引力不过是时空的反映，要想将它量子化，最简单，也是最自然的想法就是建立一个量子时空的模型。

平面上的引力

众所周知，我们的时空有四维——三维空间和一维时间。不过，要一下建立起四维的量子时空显然太过困难，那我们不妨从简单处着手——物理学家将目光投向了二维空间。

想要建立量子时空，第一步先得把时空分割成一个个很小的单元，也就是“时空量子”。

不过，量子力学有一个明显的特点——不确定性。因此在最小的普朗克长度之下，只有概率分布的存在。

所以，时空量子的分割方式必然也必须是概率性的，而量子时空在本质上也必然不是一个确定的实体，而是一个不停变化的概率模型。这就成了概率学家大显身手的舞台，那我们又该如何与引力共舞呢？

最简单的想法，当然就是将二维平面分割成一个个小三角形，即平面的三角形剖分。由于时空无限，因此这样的剖分也必定包含着无数的小三角形。同时，因为量子力学的不确定性，不同分割方式出现的概率也应当相等。

不过，既然有无限个小三角形，分割方式也有无限种，那么我们又该如何确保它们出现的概率相等呢？伟大的概率学家先以给定个数的三角形为基础考虑问题。假设这时的剖分有限，那我们自然可以给它们赋予相同的概率。随后，让三角形的个数趋向无限。我们可以证明，在某种意义上，这些三角形剖分的概率分布会趋于某个连续的极限。概率学家将这个极限称为“一致无限三角形剖分”，简称UIPT，这正是物理学家梦寐以求的模型。

概率学家发现，UIPT拥有很多有趣的性质。它拥有某种分形结构——如果将它的一部分适当放大，会得到与原来相似的三角形部分，我们甚至可以计算出它的分形维度。不过，这也仅仅是相似而已，毕竟如果我们任取一部分，其中也必然会包含有限个小三角形。但事实上，原本的UIPT拥有无限个三角形。可与此相对的是，即使是在很小的区域，其中也可能包含着数量庞大的小三角形。因此，如果我们将UIPT画成球状，它就会像是一只刺猬，而它凸出来的“刺”实际上就是这些三角形密集的地方。