量子“闪烁”形成的引力，将引导形成物理学统一理论

在这幅图中，硅原子呈现不同的闪烁态，亮着的晶体作为一个受激电子发光（白点表示），将多余的能量以光子的形式释放。暗晶体的电子（黄色）被困在表面，通过其热或晶格振动等路径吸收能量，因而较暗。

自二十世纪中期以来，物理学的两个理论提供了强大但不相容的物理宇宙模型。

广义相对论将空间和时间结合在一起，创造了“时空”概念。按照广义相对论的解释，在引力场中，时空的性质是由物体的“质量”分布决定的，物体“质量”的分布状况使时空性质变得不均匀，引起了时空的弯曲。大致上讲，物质密度越大的地方，曲率也就越大。也就是说，“时空曲率”产生了引力，当光线经过一些“大质量”的天体时，它的路线是弯曲的，它将沿着“大质量”物体所形成的“时空曲面”前进。就像放在软床上的重球使床面弯曲一样。广义相对论能够对行星际、恒星际等大尺度宇宙空间的物理问题做出很好的解释。

但该理论对于亚原子尺度的物理问题，却不能给出很好的解释。在这种尺度上，观测者所实施的观测动作会改变被观测对象的行为。维尔纳·海森堡于1927年发表论文，给出这原理的原本启发式论述，因此这原理又称为“海森堡不确定性原理”。根据海森堡的表述，测量这动作不可避免的搅扰了被测量粒子的运动状态，因此产生不确定性。此时，就需要量子论来帮助我们进行研究。

虽然科学家已经作出了一些显着的尝试，将这些相斥的理论合在一起，形成了弦理论，但理论背后的计算结果仍然是不相容的。

但是，位于德国加兴的麦克斯普朗克量子光学研究所的安托万·蒂卢瓦研究发现，引力可能是量子水平随机波动的一个属性，这一发现将使得引力成为更加重要的理论基础，引导我们形成物理宇宙的统一理论。

在量子理论中，粒子的状态是通过波函数来进行描述的。科学家通过波函数来预测粒子出现某种状态的概率。

但是，如果未经观测，没有人能够确定地知道，粒子将会呈现哪种状态，甚至连粒子本身是否存在都无法确定。在哥本哈根诠释（the Copenhagen Interpretation）中，测量会让单粒子或系统的波函数坍缩，从一团“概率云”变成一个简单而确定的结果。

但测量到底是什么呢？它是否需要一个有意识的测量者？如果测量者必须在被观察的系统之外，那对于整个宇宙的测量，又该怎么说呢？

以著名的“薛定谔的猫”为例，一只猫被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午，还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。

这些问题激励人们对现有的量子力学理论进行修正，或者直接提出其他理论版本，使量子力学在本质上不依赖于外部观察者的测量，这样的模型有很多种形式，比较著名的有上世纪80年代后期提出的吉拉尔迪·里米尼·韦伯（Ghirardi-Rimini-Weber，简称GRW）模型。该模型将量子系统波函数引发的“闪烁”同自发坍缩结合到一起。

其目的是为了确保观测结果不会受到观测者的影响。

蒂卢瓦利用这一模型扩展了量子论，对引力进行了包含。量子闪烁引发波函数坍缩时，粒子将出现确定状态，在时空的这一精确时刻，将会形成引力场。

在足够大的尺度上，量子系统中的很多粒子正在进行着无数次“闪烁”。

根据蒂卢瓦的理论，该现象形成了波动引力场。这些波动所形成的引力场符合牛顿的引力论。

如果量子过程形成的引力，其作用方式符合牛顿的经典理论，那么，我们所得到的理论就可以算作是“半经典”理论。

但是，德国杜伊斯堡-埃森大学的克劳斯·霍恩贝格提醒科学界说，要形成关于所有现代物理定律的基本力统一理论，我们还需要进行更进一步的研究探索，蒂卢瓦的半经典方案是否值得我们认真考虑？在做出确定回答之前，还有一些其他的问题需要解决。

虽然蒂卢瓦的理论符合牛顿的引力论，但蒂卢瓦还需要进行数学推导，以证明量子理论同样描述了爱因斯坦广义相对论下的引力。

物理学对宇宙中的各类现象有着巨大的解释能力，是一门最令人激动的科学学科。但是，形成物理学的统一理论，我们还要多一些耐心。

就像我们在叙述“薛定谔的猫”这个故事时所说的道理那样，吾生也有涯，而知也无涯。科学研究需要我们长期共同努力。

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