科学中既关键，受重视程度又最不够的贡献之一是数学对物理宇宙进行的描述----也就是用连续而流畅的数学函数对宇宙进行的描述，比如用正弦波描述光线和声音。这偶尔会被称作“牛顿第零运动定律”，因为事实上他的三大著名定律就是这些函数的体现。
20世纪早期，艾伯特・爱因斯坦重击了牛顿宇宙，他向我们展示，空间既被质量弯曲，也和时间有着内在关联。他把这个新的概念称作“时空”。这个理念在令人震撼的同时，它的方程式却仍然和牛顿的一样，保持着流畅和连续。
但是近年来一小部分研究人员的发现暗示，时空实际上却是生而随意的，因此在小尺度上，连“牛顿第零定律”也行不通了。
让我们来探究一下这其中的深意。
首先，什么是时空?你可能会回想起平面几何，如果在一个平面上画两个点，并从第一个点出发，画x、y两个坐标轴，那这两个点之间的距离就是x^2+y^2的平方根，x和y是第二个点的坐标。在三维空间中，这样的距离则是x^2+y^2+z^2的平方根。
这些距离是恒定的。无论你怎么画坐标轴，它们的值都不会改变。
牛顿第零定律是科学中受重视程度最不够的贡献之一。
那么如果把时间当作第四个维度加入进来呢?四维坐标系中的点名为“事件”：它可以用x、y和z，以及特定的时间t来指出。
那么该如何获知两个事件间的这段“距离”呢?也许有人会认为情况是相似的，这段距离是x^2+y^2+z^2+t^2的平方根，但并不是，因为如果你绘制坐标的方式不同，这段“距离”是会改变的，因此实际上不能把这当成真正的距离。爱因斯坦发现，这段恒定的距离是x^2+y^2+z^2-ct^2的平方根，在这里c是光速。假如你改变坐标轴的绘制方式，x、y、z和t的值可能会发生变化，但x^2+y^2+z^2-ct^2的平方根却是不变的。
对爱因斯坦来说，x、y、z和t这四个维度实际上是存在于同一个概念中的基本要素，因此他称之为“时空”。
爱因斯坦用一个极具智慧且高度复杂的逻辑链，推断出引力是时空本身的几何学特征----曲率，而曲率是质量存在的结果。根据爱因斯坦的观点，假如宇宙中没有质量存在，那时空就将是“平坦”的，也就是说，没有曲率。
要理解空间的曲率，可以想像在一个球体表面上的一只二维甲虫。这只甲虫怎样才能知道它所在的平面不是无限的?它可以朝一个方向前进，一段时间后发现又回到了出发的地方。
它也可以在表面上用正确的角度绘制x和y两个轴，计算从坐标起点开始到其他任意一点的距离，如果不等于x^2+y^2的平方根，那这只聪明的甲虫就能推断出它所在的空间是弯曲的。
因此曲率影响两点间的距离，而质量决定曲率。
这就是爱因斯坦对时空理解的本质，但他的相对论只是20世纪两个物理学伟大革命之一;另一个是量子力学。
人们会很自然地想知道：量子力学是如何影响时空的几何学特征的?这是当今物理学中最大的谜团之一，而时空的随机性很可能是答案的一部分。
量子力学的核心“海森堡测不准原理”和其他一些观点认为，每个自然体系，即便温度低达绝对零度，都会有剩余能量存在。这种剩余能量名为“零点能”，在时空中，即便是“空无一物”的真空，也具有这种能量。
真空是由粒子和反粒子构成的，它们会持续不断地出现、相撞和湮灭。粒子的突然出现和消失导致了真空零点能在时间上产生波动。因为能量相当于质量(E=mc^2)，而质量产生时空曲率，真空能量的波动导致了时空曲率的波动。
这反过来又造成了时空两点间距离的波动，也就是说，在小尺度上，时空是嘈杂而随机的，距离和时间是不明确的。
如果我们在一个不是太小的区间内观察量子波动，那这种波动会趋向于平均化。但是如果我们在一个无限小的区间----或一个点上观察，我们就会发现它拥有无限的能量。
因此我们也许会想知道：多小的尺度足以让我们能够关注感兴趣的物理学特性，又不至于太小以致于只看得到那些能量----在那个距离上，最合适的测量单位是什么?
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