物理学家发表新理论，探索串联引力学和量子力学

IT之家 12 月 5 日消息，现代物理学建立在两大支柱上，其一是量子理论，控制着宇宙中最小的粒子；另一个是爱因斯坦的广义相对论，它通过时空弯曲来解释引力。不过两种理论互相矛盾，在过去一个多世纪以来，物理学家不断探索调和两种理论。

物理学家在探索过程中也衍生出了各种假说，认为爱因斯坦的引力理论必须被修改或“量子化”，才能适应量子理论，并以此衍生了引力量子理论、弦理论和环量子引力等。

伦敦大学学院物理与天文学系的乔纳森・奥本海姆（Jonathan Oppenheim）教授提出的一项新理论，两项相关成果发表在《物理评论 X》（PRX）上。

这项新理论称为“经典引力的后量子理论”（postquantum theory of classical gravity），在保留了爱因斯坦的经典时空概念同时，统一了引力学和量子力学。

在介绍该理论之前，IT之家先介绍下爱因斯坦的经典时空概念。爱因斯坦认为，时间并不独立存在的一种实体，而是和空间紧密耦合在一起的伴生品，即所谓的宇宙时空。

在爱因斯坦的广义相对论中，宇宙时空是一个四维结构，除了三维的长宽高外第四个维度就是时间，爱因斯坦还证明了时间是相对的，不同环境下的时间流逝速度也不一样，甚至每个人感觉到到的时间都不一样。

这项新的理论认为时空可能是经典的，不受量子理论的支配。该理论修改了量子理论，预测了由时空本身介导的可预测性的内在崩溃。

这导致时空的随机和剧烈波动，其波动比量子理论所设想的要大，如果测量得足够精确，物体的表观重量是不可预测的。

第二篇论文同时发表于 自然通讯 在奥本海姆教授以前的博士生的带领下，他研究了该理论的一些后果，并提出了一个实验来测试：非常精确地测量质量，看看它的重量是否会随着时间的推移而波动。

例如，法国国际计量局通常称量 1 公斤的质量，并以此作为 1 公斤的标准。如果这 1 公斤质量的测量波动小于数学一致性所需的波动，则可以排除该理论。

研究证明，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，这种波动具有可通过实验验证的特定特征。

IT之家附上论文参考地址：

• https://www.ucl.ac.uk/oppenheim/pub/quantum_vs_classical_bet.pdf

• Oppenheim, J., Sparaciari, C., Šoda, B. et al. Gravitationally induced decoherence vs space-time diffusion: testing the quantum nature of gravity. Nat Commun 14, 7910 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43348-2

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