時間會“搖晃”嗎？物理學最大謎題，或將破解

（圖源：量子號）

一個多世紀以來，物理學始終被同一個難題困住：廣義相對論與量子力學都無比成功，卻彼此無法兼容。

主流研究幾乎都試圖把引力量子化，但也許，真正的問題從一開始就問錯了。

如果時空根本不是量子的，那么時間本身，是否一直都在以一種人類察覺不到的方式輕微“搖晃”？

一項發表于《物理評論X》（Physical Review X）的最新研究顯示：

一種即將迎來實驗檢驗的新理論，正試圖給出一個截然不同的答案。

本文3000多字，目錄如下：

1. 另一條統一之路

2. 時間會“搖晃”嗎？

3. 實驗終于開始成為可能

4. 或改寫整個引力理論

5. 時間觀或將改變

發表于《物理評論X》（Physical Review X）的研究截圖

長期以來，現代物理學最棘手的問題之一，就是如何讓廣義相對論——描述大尺度引力與時空的理論——與量子力學——描述微觀世界規律的理論——統一起來。

幾十年來，科學家提出了大量可能的解決方案，但至今沒有任何一種得到證實。同樣，也幾乎沒有哪一種理論被徹底否定，甚至許多方案都還沒有接受過嚴格的實驗檢驗。

如今，這種局面或許即將發生變化。

一種名為“后量子引力（Post-Quantum Gravity）”的新理論，正逐漸進入可以接受實驗驗證的階段。如果它最終成立，不僅可能解決引力與量子世界之間長期存在的矛盾，還可能徹底改變人類對于“時間”本身的理解。

1.

另一條統一之路

目前，大多數試圖統一廣義相對論與量子力學的理論，都屬于“量子引力（Quantum Gravity）”理論。

它們的共同思路是：既然自然界其他基本相互作用都具有量子性質，那么引力也應該能夠被量子化。

但提出“后量子引力”理論的英國倫敦大學學院物理學家喬納森·奧本海姆（Jonathan Oppenheim）選擇了完全不同的方向。

與其他理論不同，他并沒有嘗試把時空——以及由時空產生的引力——變成量子對象。

所謂“量子化”，就是把一種理論拆分成它最基本、不可再分的組成單位，即“量子”。

例如，光具有量子性質，它的基本單位是光子；自然界四種基本相互作用中，另外兩種也已經被明確證明屬于量子理論。

唯獨引力，至今仍沒有任何實驗能夠證明它本身具有量子性質。

因此，奧本海姆及其同事提出了一個大膽設想：

也許，引力根本就不是量子的。

后量子引力理論建立在一個與主流觀點截然不同的基本假設之上：

時空和引力并不存在最小組成單元，它們不是量子對象，而是連續且最基本的存在，本身無需再分解成更小的結構。

在這一假設基礎上，研究團隊進行了大量復雜的數學推導，并利用計算機模擬分析這種非量子的時空，如何與其中嚴格遵循量子規律的粒子、場以及各種基本相互作用發生聯系。

正是在這一系列計算過程中，一個出人意料的結果浮現出來。

研究人員發現，時空會表現出一種奇特的隨機性。

2.

時間會“搖晃”嗎？

人們通常會把時間想象成鐘表的滴答聲。

每一次滴答之間，都保持完全相同的時間間隔，一秒接著一秒，穩定向前流逝。

但按照后量子引力理論，現實中的時間并不會如此完美。

時間流逝過程中，會不斷出現極其微小、隨機的波動。

這些波動的尺度小到人類幾乎無法直接察覺，但它意味著時間本身并不是絕對均勻的，而是在不斷發生輕微的“搖晃”，以一種不可預測的方式持續向前流動。

令人意外的是，正是這些時間波動，使后量子引力理論能夠與量子力學建立聯系。

當研究人員把這種時間隨機波動加入一些基礎量子力學計算之后，他們發現，許多量子系統已經被實驗觀察到的基本行為，都能夠自然產生。

其中包括量子力學中最著名的一項規律——量子系統為何會在被觀測時表現為經典世界中的確定狀態。

這也正是著名“薛定諤的貓”思想實驗所描述的現象：

在打開盒子之前，那只貓似乎既處于“活著”的狀態，也處于“死亡”的狀態；但當觀察者真正打開盒子進行觀測之后，貓最終只能處于其中一種狀態，而不會同時兼具兩種結果。

在后量子引力理論中，時間的隨機波動能夠自然導出這一規律。

不過，時間為什么會出現這種“搖晃”，目前仍然沒有答案。

奧本海姆表示，這種隨機性直接來自理論方程本身，但他和團隊尚未找到究竟是哪一種具體物理機制導致了這種現象。

他說：

“是否存在某種具體的物理效應，使時間以這種不可預測的方式流動？也許確實存在。”

“但那已經屬于更深一層的問題。目前，無論從科學還是哲學角度來看，我認為我們都還沒有準備好繼續深入。”

不過，他也強調：

“如果我們決定不把時空量子化，那么它就必然會呈現出這樣的狀態。”

奧本海姆也坦言，這一整套理論在物理學界仍然充滿爭議。

他說：

“我不知道還有誰認為它成立的可能性大于不成立，我想大概只有我自己會這么認為。”

“不過，我認為有很多人都覺得，它值得接受實驗檢驗。”

3.

實驗終于開始成為可能

幸運的是，檢驗這一理論的第一步，如今已經開始具備現實可能。

許多試圖統一引力與廣義相對論的理論，都極難——甚至根本無法——通過實驗被證實或證偽。

相比之下，后量子引力理論能夠提出可驗證的實驗預測，因此具備了不少其他理論所沒有的科學價值。

參與制定引力理論實驗測試參數的美國加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室研究人員朱塞佩·法比亞諾（Giuseppe Fabiano）表示，這一點讓后量子引力理論變得更加嚴肅，也更具有科學研究意義。

他說：

“對于這套理論本身，我保持中立態度。”

“但只要它能夠提出一些可以在實驗室中檢驗的預測，它就是一個有價值的理論。”

奧本海姆及其他研究人員提出的實驗方案，核心是測量兩個物體之間引力的性質。

原因在于，廣義相對論把空間與時間視為不可分割的整體，并認為時空彎曲正是引力產生的根源。

因此，只要空間或時間本身發生變化，引力的性質也必然隨之發生變化。

奧本海姆解釋說：

“如果時間流動本身具有這種不可預測性，那么，當你測量引力時，也會觀察到同樣的不可預測性。”

換句話說，如果時間真的會隨機“搖晃”，這種波動不會只停留在時間本身，而會通過時空結構反映到引力測量結果之中。

事實上，這類實驗裝置已經開始建設。

不過，要真正達到能夠檢驗后量子引力理論所需的測量精度，科學家預計仍可能需要幾十年時間。

就在不久前，研究人員才剛剛證明，這類實驗在原理上確實可行。

而接下來，無論是研發足夠靈敏的探測器，還是建立完成實驗所需的各種測量參數，都將是一項極其龐大的工程。

盡管后量子引力理論本身依然存在巨大爭議，但許多研究人員都認同奧本海姆的觀點：這些實驗值得去做。

4.

或改寫整個引力理論

法比亞諾表示，如果未來實驗真的證明后量子引力理論是正確的，那將是一項意義極其重大的發現。

他說：

“如果我們最終獲得實驗證據，證明后量子引力理論是正確的，那將是一件非常重大的事情。”

“首先，它將意味著，引力與過去一個世紀里我們研究過的所有其他相互作用，都有著本質上的不同。”

一直以來，引力就與其他三種基本相互作用存在明顯差異。

例如，它的強度遠遠弱于其他基本相互作用。

但如果事實證明，引力不僅僅是“強度不同”，而是在本質屬性上就與其他基本相互作用完全不同，那么這將意味著，現代物理學長期以來普遍接受的一整套基本認識，都需要重新審視。

5.

時間觀或將改變

目前，還很難想象，如果后量子引力理論最終得到實驗確認，它究竟會對整個物理學產生多么深遠的影響。

它或許能夠解決長期困擾物理學家的一個核心難題——如何統一廣義相對論與量子力學。

但與此同時，它也幾乎肯定會帶來更多新的問題。

因為，如果時間本身并不像人們一直認為的那樣穩定、連續、均勻，而是真正存在一種持續不斷、隨機發生的微小波動，那么人類對于時間、時空乃至整個宇宙的理解，都可能因此發生根本性的改變。

參考文獻：

"Random wobbles in time could finally solve gravity’s greatest mystery" by Leah Crane, New Scientist, Published 2 July 2026 

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