伦敦大学学院的Jonathan Oppenheim提出时空不量子化,但时间的流逝会有随机波动,这一理论可被实验检验。

时间不是均匀流逝的?新理论说它有随机的”晃动”

当前物理学最头疼的问题,是如何把广义相对论和量子力学统一起来。前者在宏观尺度描述引力和时空,后者在微观尺度运行,两者在数学上水火不容。现有的量子引力理论都试图把时空本身也量子化,分解成基本的量子单元,但没有一个被证实。

伦敦大学学院的Jonathan Oppenheim走了一条完全不同的路,他把自己的理论称为"后量子引力"。他假设时空和引力根本不是量子的,而是连续、基本的,没有构成积木。然后他用复杂的数学计算推导,这种非量子的时空如何与其中那些规规矩矩的量子力、粒子和场相互作用。

计算中出现了一个奇怪的结果:时空里会有随机的波动。我们通常把时间想象成均匀滴答的钟,每一秒和下一秒之间间隔相等。在后量子引力的框架下,这些滴答之间会出现微小的、随机的涨落。时间变得"晃晃悠悠",以一种不可预测的方式向前流动。

这些波动正是让后量子引力与量子力学衔接的关键。把它们纳入一些基本的量子力学计算后,量子系统中的若干基本行为自然地涌现出来,包括量子测量问题:为什么薛定谔的猫在打开盒子之前既是活的又是死的,打开之后就只能是其中一种。时间的随机波动提供了从量子叠加到经典确定性的过渡机制。

但波动本身的来源还是个谜。Oppenheim承认,他们还没能把这种随机性归结到某个具体的物理效应上。"是否有某种特定的物理效应在导致时间以不可预测的方式流动?可能是,但那是更深一层的问题,目前我认为我们在科学上和哲学上都还没准备好走那一步。但如果我们不量子化时空,它就必然变成这样。"

这个理论在物理学界极具争议。Oppenheim坦言:"我不认识任何觉得它更可能是对的人,大概只有我一个。但我觉得很多人都认为应该检验它。"

幸运的是,检验正在成为可能。劳伦斯伯克利国家实验室的Giuseppe Fabiano参与开发检验引力理论的实验参数,他说:"我对这个理论本身持中立态度,但只要它能给出可以在实验室里检验的预测,它就是一个有用的理论。"实验的核心思路是测量两个物体之间的引力性质。如果时间的流逝有不可预测性,那么测量引力时也应该看到这种不可预测性。相关实验已经在建造中,不过达到所需精度可能还需要几十年。

如果后量子引力被证实,它将与过去一个世纪分析的所有其他基本力截然不同。引力本来就比其他力弱得多,而它的本质形式竟然如此根本性地不同,将是对主流物理认知的巨大偏离。

原文:https://www.newscientist.com/article/2532714-random-wobbles-in-time-could-finally-solve-gravitys-greatest-mystery/