大多數人應該知道：我們身處在由三度空間和時間所組成的四維時空（或稱為四次元）中。但是，為什麼？

　　終極重力理論（ultimate theoryofgravity）若能將量子力學與相對論統一起來，應該可以解釋宇宙為何是四維的，而這四維時間又是如何產生的？在9月24日出刊的物理評論快訊（Physical ReviewLetter，PRL）中，荷蘭物理學家RenateLoll等人的研究顯示：當把所有可能的微觀時空效應加在一起時，就會產生一個四維的宇宙！

　　解決根據愛因斯坦廣義相對論，時空會受到質量和能量的扭曲而變形，因而使經過的光或物體受到此變形而改變方向，這就是重力的起源。也就是說，愛因斯坦認為時空是具有伸縮性的動態實體。大尺度宇宙的時空，基本上由相對論主導。

　　但是，根據量子力學（quantummechanics），動態實體的超精密狀態是不確定的，所以當長度小至10-35公尺以下時，時空就不再是平滑的，而是如同攪拌過的泡沫一樣不規則且不可預期。這種「量子泡沫（quantumfoam）」讓研究人員幾近瘋狂，若要理解如何由非常小的時空結構組成現在所見的大尺度宇宙結構時，便要先在時空尺度非常小時，使量子力學與重力互相協調；但此時有很多諸如「前後」或「快慢」的概念都喪失了意義，故先前的研究即使將所有量子泡沫的結構、特性等通通加在一起，也無法解釋四維時空究竟怎麼從這些粒子泡沫中產生的，只能製造出2維時空，或無數維度時空的狀態，與我們所認知的宇宙狀態不同。
       Loll等人嘗試引進量子泡沫每一個特別的型態都有其因果關係的概念。她們利用計算機結合一些扁平的三角形小片（其中一個方向代表時間，另外三個方向代表三維空間），以產生所有可能的時空彎曲與泡沫的近似型態。不過，與先前的研究相比，她們多加了一項廣義相對論中的「因果關係」限定條件：在每一小片時空中，任何東西的運動速度一律不准超過光速，因此一定不會有本末倒置的現象，當然也就不可能發生「回到過去」的情形；此外，每一小片時空之間的邊緣地帶，也必須保持因果的關係。她們想看看這樣的情形會產生什麼樣的大尺度時空結構。

   　您可能會想：既然每一小片時空都是四維的，那最後產生的大尺度時空一定就會是四維的時空啊，那有什麼稀奇的！這個論調，可不見得正確喔！如同一根一維空間的線可以在彎曲後形成2維的平面或3維的立體空間一樣，或者是如同把2維的白紙平面可以揉成3維的球狀，或是捲起來變成近似一維的管狀一樣，每一小片時空連結時的「彎曲」的方式大大地影響了最後大尺度空間的樣貌。

　　最後的結果就如同藝術家將不同大小的三角形磁磚的、邊緣對邊緣黏接起來後所形成的抽象化雕塑一樣，她們確實獲得了由一維時間與三維空間所形成的四維時空—我們宇宙現在的樣貌，而且更讓她們驚訝的是：這樣的結構剛開始形成時雖非常小，但之後便會不斷地向外擴張，如同宇宙大霹靂之後的現象一樣。

　　對物理學或宇宙論而言，這都是非常重要的工作，因為我們知道至少有一種方式可以製造出四維時空宇宙，他們稱之為「量子重力理論（theoryofquantumgravity）」。雖然沒有什麼理由這個宇宙一定要有因果關係，Loll等人的限制條件只是人為的規定而已，但從她們的結果看來，似乎因果關係是形成我們現在宇宙的一個重要條件。

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