亞量子全息場
本世紀一係列令人驚奇的實驗證據之一就是發現時空中充滿了大量所謂的潛在能量，物理學家們估計，這些能量的數量要比實際呈現的能量之和大幾個數量級。宇宙包含著一個既廣又深的能量海洋，量子化的粒子在其中似乎是特殊定位的。量子是由潛在能量場的頻率和普朗克常數構成的，因此每個粒子具有與其頻率成正比的一定量的能量。但和一般的物體不同，粒子甚至在達到熱力學上最可幾初級狀態時仍具有“零點能”，在這種初級狀態下，雖然沒有實際的給定能量，但零點能仍存在。
按大致的估計，宇宙中的這種潛在能量的貯量似乎是無限的，然而，如果考慮到粒子在時空中有一個確定的限度（它們的長度不能小於普朗克長度，它們的壽命不能小於普朗克時間），就能把這個潛在的能量海洋的範圍當作一個有限數量來對待。不過計算的結果表明，數量仍是十分巨大的。可觀察到的宇宙中的實際物質。
貯存在宇宙時空內的潛能的發現表明存在著一種基質，這種基質在量子層次以下充滿宇宙。這種觀念又重新引起我們在本世紀初一度認為已經一勞永逸地解決了的問題棗當時邁克爾遜和莫雷的著名實驗否定了以太的存在。現在，在本世紀即將結束之際，這些問題又重新出現。因為這些問題與可能普遍存在的宇宙全息信息貯存和傳遞場直接有關，所以值得我們重新考慮。
一、以太的幽靈
幾乎沒有什麼東西與大多數物理學家堅持認為不存在的以太相似。關於以太的理論有過漫長而曲折的曆史，經過幾個世紀表麵上的肯定和認可後，當它終於垮台的時候，這種垮台被認為是最後的結局。
關於以太的理論當時曾有過重大的意義：它被用來解釋物體之間何以能不通過直接接觸而彼此影響。在物體彼此遠離的情形下，必須有一種介質來聯結它們，否則一個物體何以能影響另一個物體呢？哲學家笛卡兒首先提出了一種思想：在整個宇宙空間存在著一種不可見的，隔著一定距離也能起影響的介質。他以此來解釋光和熱是如何傳播的。按照他的理論，一個物體被看見，是因為以太從物體那裏向眼睛傳遞一種壓力。一係列的研究和理論修改並發揮了這個早期的觀念，但沒有離開這種有一種充滿空間的介質的思想。這種介質（即以太）被認為不但傳遞光，也傳遞萬有引力、電力和磁力。固態物體被認為是在其中穿行，並由此產生某種程度的摩擦。法國物理學家A·F·菲涅耳（A.F.Fresnel）詳細說明了這種摩擦，後來被稱之為以太曳力。
菲涅耳的“曳力係數”在數學上是精確的，而且可以被實驗所測定。由於這種曳力非常小，所以需要一個大的物體來測定。實驗者把地球本身當作他們測定的物體：地球在空間的運動所產生的曳力必定是可以檢測的。但是，那個用鏡子測定光在以太中傳播時的變化的著名實驗（A·邁克爾遜於1881年開始進行，於1887年和E·W·莫雷一起得出結論）表明，不存在什麼以太曳力。起先，物理學家們不願意放棄這個概念，並提出另一些解釋。流行的說法是，“自然規律的陰謀”妨礙了對相對於以太的運動的觀察。後來，愛因斯坦發表了他著名的觀點：即隻有兩個以上物體的相對位移才能被觀察到，而單一物體的運動是不能用實驗來證實的。這樣，隨著如釋重負的一聲歎息，以太理論就被拋棄了。時空本身不是一種充滿空間的介質，而被認為具有一種可以用幾何術語來描述的結構。
物理學家們從充滿以太的“充實的空間”概念轉向了“真實”概念。宇宙的基態沒有物質和引力，因此它是一個真空棗實際上空無一物的空間。然而，否定以太存在的實驗並不證實任何如此徹底的結論。邁克爾遜本人在1881年的那篇著名論文中就指出，以太阻力實驗並沒有涉及這個問題：“有一種稱之為以太的介質存在，它的振動產生熱和光的現象，並被認為是充滿整個空間的”，它隻是否定了由菲涅耳最先提出的關於以太的主要解釋。邁克爾遜還說過，這不應作為證明沒有這樣一種介質（它充滿了空間和時間並傳遞各種作用棗引力的、電磁力的以及其他一切目前尚不知道的力的作用）存在的證據。
試圖對以太進行解釋的曠日持久的論爭，以及用愛因斯坦的相對時空理論對這個問題的解決，在物理學的曆史上和當代物理學家們的思想上留下了深深的烙印。關於真空可能是一種與通過它物體進行相互作用的介質的設想沒有說到點子上，但是，最初促使笛卡兒接受這個概念的遠距離作用問題不能被輕易地消除。量子物理學家們不得不容忍“愛麗絲漫遊仙境”似的觀察條件，這種觀察條件沒有可觀察到的現像向他們提供本質，隻能提供相對性，但天體物理學家們不必非接受這樣一種有關宇宙本質的類似情況不可。然而，這正是他們在觀察一種盡管是空的，但能傳遞信號和產生影響的時空時會發現的情況。
現在，物理學家一般堅持把四維時空連續體稱之為“真空”，盡管事實上這是一個具有高度確定的幾何結構的基質。被人們假定在宇宙誕生的膨脹期間變得不穩定的，正是這種有結構的真空（這種真空被認為“分裂”成物質和引力）；在“大爆炸”後一秒鍾內的最初一瞬間按另一種組態合成了物質的著名的黑洞理論完全根植於量子在這種真空中不斷的波動：這些波動產生成對的虛粒子，攜帶負能量的粒子被黑洞吸收，而攜帶正能量的粒子則逃逸到周圍的空間中（這就是為什麼黑洞好像往外發射輻射物的原因）。在這種真空彎曲度較小的區域裏，如果有足夠的能量輸入，由量子激發所產生的成對的虛粒子能使自己處於穩定狀態。當粒子加速器產生數十億電子伏特能量並使粒子互相碰撞時，發生的恰恰就是這種情況。在高能粒子的碰撞中，正是這種基本的真空被打開並向外放射出觀察到的粒子，而不是像通常所認為的那樣放射出碰撞粒子本身。
很明顯，真空並不像空無一物的空間所表現的那樣。
二、亞量子場
惠勒說過，“真空物理學”可能是一切事物的精髓。這種物理學可以用對應著時空中出現的粒子的活動的“充實的空間”這個比較一致的概念取代有結構的真空這個本身不一致的概念。某些標新立異的科學家已經開始發展亞量子理論，這種理論把時空看作是一個活動的“網狀”場，把量子力學說成是一種關於物理實在的基本層次的動力學的“粗粒狀”理論。正如D·玻姆在半個世紀以前在他的隱變量理論中所嚐試的那樣，新物理學家們（包括哥廷根大學的M·雷誇特[Man-fredRequardt]、巴勒莫大學的I·利卡塔[IgnazioLica-ta]以及博洛尼亞市的一個名為“安德魯默達”的研究小組）試圖澄清量子態的一些令人迷惑的方麵，把量子態看作處於一種活動的但不是決定論的介質之中。這些發展是意義重大的，因為一種基本上是惰性的真空和一種相互作用的亞量子介質之間的差異畢竟是顯著的。如果介質是被動的，那麼單個量子的運動就是離散的或“馬爾可夫”式的。然而，如果介質是具有活力的，那麼量子的行為就是連續地相互聯結著的，運動就變成“非馬爾可夫”式的。（正如我們所看到的，後者似乎更可能。但是把非馬爾可夫動力學納入理論會產生許多數學上的混亂。）時空變成一個充實的空間：一個充滿活力的四維連續體。時空也變得相互影響：例如，愛因斯坦著名的相對論效應（在接近光速運行時，時鍾變慢）就可能是由於亞量子場對時鍾內部結構的動力學作用。時空場可能具有一種內在結構，這種結構可以根據非標準分析的“無限小領域”作出數學上的處理。
盡管愛因斯坦不把相對論效應看作是時空場對運動物體的物理反應，但他在晚年曾設想過推廣相對性理論的非線性微分方程的可能性。。20世紀90年代初期，物理學界的主流還不打算放棄那種形式上的，基本上沒有相互作用的時空場的概念。物理學家們的困難不單是由以太的幽靈造成的，也是由必然伴隨著這種具有活力的亞量子場的數學難題（尤其是無限性問題）所造成的。事實是，海森堡的測不準原理表明，被假定充滿時空的成對的虛粒子和反粒子應當具有無限的能量。因此，根據愛因斯坦的方程式E=mc2，這些粒子也應該具有無窮大的質量。但如果真是如此，那麼廣延的物質宇宙就會是一個謎：引力可能使宇宙坍縮成一個奇點。