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近日，在一项开创性的声明中，伦敦大学学院 ( UCL ) 的物理学家提出了一种激进的理论——经典引力的后量子理论，该理论统一了引力和量子力学领域，同时保留了爱因斯坦概述的经典时空概念。这种创新方法在两篇同时发表的论文中进行了详细介绍，挑战了一个多世纪以来的科学共识，并对宇宙的基本性质提出了革命性的观点。现代物理学建立在两个相互矛盾的支柱之上：统治微观世界的量子力学和通过时空曲率解释引力的爱因斯坦广义相对论。两者都经过了数十年的完善和改进，并经过了广泛的测试。它们是可靠的理论。但归根结底，单独使用它们并不能解释一切——而且它们组合在一起似乎也不起作用。几十年来，物理学家一直在研究大统一理论，并提出了两个主要候选理论：弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）。现在，伦敦大学学院的物理学家提出了一种新的大统一理论。经过五年的测试和研究，伦敦大学学院的物理学家提出了这个新的理论，他们称之为“经典引力的后量子理论”。这个名字当然不如其他两个竞争者那么吸引人，但还有另一个主要区别，这个新理论中的时空不是量子化的，该研究已发表在《物理评论 X》[1]上。 
为了弥合相对论和量子力学之间的差距，人们假设时空最终是由离散的台阶组成的，比我们可以测量的任何东西都要小得多，但仍然是离散的。新理论不是修改时空，而是修正了量子理论本身，并预测由时空本身介导的可预测性的内在崩溃。这会导致时空发生随机剧烈的波动，其幅度比量子理论设想的要大，如果测量足够精确，物体的表观重量将变得不可预测。该理论的主要支持者、伦敦大学学院物理与天文学系的Jonathan Oppenheim教授表示：“量子理论和爱因斯坦的广义相对论在数学上是互不相容的，因此了解如何解决这一矛盾非常重要。时空应该被量子化，还是我们应该修改量子理论，或者完全是别的什么？时空不会被量子化，这是一个一致的基本理论，这是任何人的猜测。”
图｜质量称重——伦敦大学学院小组提出的一项实验，它限制了任何经典处理时空的理论。（来源：Isaac Young）人们预计时空会存在能量波动，粒子和反粒子会在能量波动中出现，然后消失。在经典引力的后量子理论中，这些波动与量子化时空图景相比更加剧烈。好消息是波动带来了检验理论的方法。在《自然通讯》[2]上发表的第二篇论文中，该团队强调了如何测试该理论。通过高精度测量物体的质量和重量，他们应该能够判断时空是否是经典的。这种波动会随着时间的推移改变测量到的重量，如果没有看到这些微小的变化，那么经典引力的后量子理论就可以被排除。该理论的合著者和主要贡献者Zach Weller-Davies强调：“这一发现不仅挑战了我们对引力的理解，而且提供了一种探测其潜在量子性质的方法。如果时空不具有量子性质，那么时空曲率必然存在随机波动，并具有可以通过实验验证的特定特征。”“在量子引力和经典引力中，时空必须在我们周围经历剧烈和随机的波动，但其规模我们尚未能够检测到。但如果时空是经典的，波动必须大于一定的尺度，这个尺度可以通过另一个实验来确定，在这个实验中我们测试可以将一个重原子放在两个不同位置的叠加状态多长时间。”但这不是现在就能测试的事情，一些研究人员估计它可以在二十年内进行测试。Oppenheim教授、 Carlo Rovelli教授和Geoff Penington博士之间有一个赌注，后两位分别是圈量子引力和弦理论的支持者。他们以 5000 ：1 的赌注认为时空是量子化的。合著者 Carlo Sparaciari 博士和 Barbara Šoda 博士强调了这些实验对于确定理解重力的正确方法的重要性。 Šoda 博士说：“由于引力是通过空间和时间的弯曲而显现出来的，所以我们可以从时间流动的速率是否具有量子性质或经典性质来思考这个问题。测试这一点几乎就像测试质量的重量是否恒定或以特定方式波动一样简单。”Sparaciari博士解释说：“虽然实验概念很简单，但物体的称重需要极其精确。但令我兴奋的是，从非常普遍的假设开始，我们可以证明两个可测量量之间的明确关系——时空涨落的规模，以及原子或苹果等物体可以在两个不同位置的量子叠加中放置多长时间。然后我们可以通过实验确定这两个量。”这种后量子理论的影响力超出了对引力的理解，它否定了量子理论中存在问题的“测量假设”的必要性。由于量子叠加与经典时空的相互作用，它们自然会局域化。
图｜该图像描绘了一个实验，其中重粒子（如图所示的月亮）引起干涉图案（量子效应），同时也弯曲时空。悬挂的钟摆描绘了时空的测量。实际实验通常使用碳 60（已知最大的分子之一）进行。UCL 计算表明该实验还应该使用更高密度的原子（例如金）进行。另外两张图像代表伦敦大学学院小组提出的两个实验，这两个实验都限制了任何经典处理时空的理论。一个是质量的称量，另一个是干涉实验。（来源：Isaac Young」 该理论源于Oppenheim教授解决黑洞信息问题的努力，根据标准量子理论，进入黑洞的物体应该以某种方式辐射出去，因为信息不会被破坏，但这违反了广义相对论，广义相对论认为永远无法了解穿过黑洞事件视界的物体。而由于可预测性的根本崩溃， 新理论允许信息被破坏。伦敦大学学院物理与天文学系教授Sougato Bose表示：测试时空本质的实验将需要大规模的努力，但它们从理解自然基本规律的角度来看，这是非常重要的。我相信这些实验是可以实现的——这些事情很难预测，但也许我们会在未来 20 年内知道答案。”事实上，这些努力可能会导致对引力和量子力学的统一理解，解决现代物理学中最深刻的困境之一。如果这一理论被证明是正确的，其影响将非常深远，有可能在最基本的层面上重塑我们对宇宙的理解。[1]https://journals./prx/accepted/d6078Ke1S941110a26ad9584bc2567e68f9f76c1e[2]https://www./articles/s41467-023-43348-2[3]https:///news/2023-12-theory-einstein-gravity-quantum-mechanics.html[4]https://www./news/radical-new-theory-finally-unites-gravity-spacetime-and-the-quantum-realm/声明：此文出于传递更多信息。若有错误或侵权，请联系
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