《新科學人》 New Scientist
The Geometry That Could Reveal The True Nature Of Space-Time 透視宇宙真相的一張幾何圖
物理學家理查‧費曼的物理學，曾劃時代地為我們打造了粒子和作用力的標準模型，也是我們得以察覺「上帝粒子」（希格斯玻色子）的關鍵。但費曼在今日已經顯得不足夠了。物理學家正在發現更深層次的幾何真理的暗示。如果存在於熟悉的維度之外的精細數學結構能被證實，那麼它們似乎可以指向一個更優越的、對現實本身本質的理解，而不僅僅是了解粒子如何相互作用。
散射振幅與費曼物理
80年前，當物理學家研究量子電動力學時，帶電粒子和電磁場如何相互作用的理論，開始了計算「散射振幅」 （粒子相互作用中不同結果的或然率）的學術風潮。 但是計算被證明是非常困難的──直到1949年天才費曼想到，可以用塗鴉的方式描繪直線上交錯的電子如何交換波浪運動路線的「虛擬光子」，使得兩條直線（電子）在此狀況下互斥而錯開。
在以上的常見交流之外，「散射振幅」的計算必須考量到粒子還有多種不同的交流方式，然而再從一對一放大到多對多來計算概率。費曼物理學塗鴉的一大特色在於它導入了「虛擬粒子」概念，它是被用來代稱真實粒子互動時產生的短暫漣漪（如電磁場）的工具概念，使計算變得較為輕省、視覺化。
取代費曼的新學說
然而《新科學人》表示，在「量子色力學」興起之後，原子核心的質子和中子的基本成分「夸克」與「膠子」也被納入（膠子把夸克黏在一起組成質子），費曼圖表計算虛擬粒子的方式變得極端費力。1980年代的德州超導超級對撞機想要實驗質子互撞得粉碎的結果，但因費曼物理學的公式太龐大而使得計算變得不可能。
終於，在1986年和2005年，分別有科學家發現可以在化約、或不使用虛擬粒子的公式下，簡單地算出膠子作用的方程式。他們根據的是1970年代牛津學者彭若斯的「扭子／扭量理論」；他不再去解釋粒子如何移動，而是把時空視為附隨的次要結構──時空是在光束（扭子）交會的地方而產生的現象。
最終，物理學家在2013年導出了一種數學現象「幅面體／振幅體」（Amplituhedron）；它以優雅的編碼方式大幅簡化了費曼圖，能處理所有的粒子互動方式。以前上千張費曼圖、需要超級電腦才啃得下的困難作業，現在簡化到只要算出一份幾何圖的體積就好了。
圖說：「幅面體」長這樣。計算這一張圖就能取代過去要畫出無數費曼圖並計算的龐雜工作。
扭子理論挑戰時空觀念
但別忘了，「幅面體」根據的「扭子理論」並不以「時空」為本體論的實相，因此這個數學現象的出世，也革新了量子宇宙的理解。簡單地說，為了「精確」定義「某時某地」發生了什麼事，物理學才會拚命地去縮放在質子和夸克這些東西，並用毫秒以下的刻度去描述實驗及觀測。然而能量波動在這個刻度下的影響變得相當大，尤其是令人費解的重力現象。
高密度的質量和能量會形成黑洞；這幾乎是空間（時空）理論的禁區。也因此，如果要觀測重力的量子性質（以及黑洞、大霹靂、奇點），「幅面體」提供了一個新希望。它究竟會對時空理論（四度空間的理解）產生多大衝擊，科學界眾說紛紜；但既然告別了費曼的世代，我們必須積極地向前看。
https://www.newscientist.com/article/mg23531360-300-the-geometry-that-could-reveal-the-true-nature-of-spacetime/