莱比锡的物理学家从量子信息中推导出了著名的爱因斯坦方程。也许引力乃至空间本身都不是基本的，而只是量子场中的信息从“外部”呈现出的样子。
苹果落向地面，月球绕着地球旋转，光线在恒星附近弯曲。一个多世纪前，阿尔伯特·爱因斯坦解释了这一切为何发生：质量和能量使时空弯曲，而其他一切只是沿着这些弯曲运动。他的方程完美无缺地运作——从行星轨道到黑洞。但它们没有回答一个更深层的问题：空间为什么竟然能够弯曲？它究竟是什么？莱比锡大学理论物理研究所的理论物理学家菲利普·多劳和阿尔贝特·穆赫发表在《物理评论快报》——世界上最权威的物理学期刊之一——上的新研究提出了一个惊人的答案。爱因斯坦方程可以从量子信息中推导出来——即记录在量子场中的信息，量子场是贯穿整个宇宙的不可见基础。
这个想法有着著名的前史。在1995年，美国物理学家特德·雅各布森表明，爱因斯坦方程可以从热力学定律——关于热与熵的科学——中得出。在他的方法中，引力类似于气体的压强：压强并不作为单独的力存在，它产生于无数分子的运动。同样，引力也可能不是一种基本力，而是某种更深层事物——量子场中发生的过程——的集体效应。但雅各布森的方法有一个弱点：量子场论中的普通熵是无穷大的，长期以来一直无法将他的论证推进到严格的量子形式。
多劳和穆赫找到了一条迂回之路。他们没有使用普通熵，而是使用了所谓的量子相对熵——衡量量子场的一个状态与另一个状态有多大区别、即它们之间相隔多少量子信息的量度。这个量在量子场论中总是有限的。物理学家比较了量子场的两个状态。第一个是真空，即它的基态。在物理学中这绝不是虚空：其中没有粒子，但量子场不断因涨落而颤动，其所有区域都由一张不可见的量子纠缠之网相互连接。第二个是同一个场，但其中出现了物质或能量。结果表明，这两个状态的“可区分度”恰好等于量子场能量穿过视界——时空中一个假想的边界——的通量。而根据著名的贝肯斯坦–霍金定律，视界的熵——即它能够储存的信息量——与其面积成正比。将两者联系起来，作者们得到了描述量子物质如何弯曲时空的爱因斯坦方程。
这项工作的主要结论听起来几乎带有哲学意味：时空的弯曲直接源于量子信息在量子场中的储存方式。当其中出现物质时，纠缠的图案发生变化，场中会留下某种信息痕迹。正是这种痕迹被我们感知为引力。这意味着，引力可能不是自然界的基本力，而是一种次生现象。空间本身也是如此。我们所感知的几何、弯曲和吸引，就是量子信息从“外部”呈现出的样子。就像屏幕上的图像只是绘制它的程序代码的外观一样，空间可能是记录在量子场中的信息的外观。它之所以弯曲，不是因为质量像球压在一张绷紧的布上那样把它压凹，而是因为量子信息本身发生了变化。在我们系列《现实的代码》之前的文章中，我们讲述了量子信息如何构建空间的几何并孕育物质。莱比锡的这项工作迈出了下一步：引力本身似乎也诞生于量子信息。
重要的是要理解这一结果的边界。这不是最终的量子引力理论，物理学主要的未解难题目前仍未解决。作者们是在所谓的半经典近似下工作的：量子场是在普通的、非量子的时空背景上被考察的。计算是针对某一类场状态完成的，并以贝肯斯坦–霍金定律作为初始假设。物理学家们自己称其工作为严格的论证，而非完整的理论，并计划将该方法扩展到完整的量子引力。但方向已经显而易见。也许苹果落下并不是因为地球吸引它，而是因为宇宙所由织成的量子场中的信息就是这样分布的。
