愛因斯坦重力概念、量子力學本質上相互矛盾，誰該修改？

現代物理學核心有條巨大鴻溝，科學家已花一個多世紀試圖彌合不相容的量子力學與愛因斯坦廣義相對論。現在，英國物理學家 Jonathan Oppenheim 提出協調量子力學、愛因斯坦重力概念數學不相容的新框架。

現代物理學建立於兩大支柱之上：控制宇宙最小粒子行為的量子理論，以及透過時空扭曲解釋重力的愛因斯坦廣義相對論，量子力學在原子尺度有完美描述，愛因斯坦廣義相對論對重力如何塑造宇宙的預測則從未證明出錯，但這兩種理論根本上相互矛盾，一個多世紀以來始終未和解。

一般認為愛因斯坦引力理論需修改或「量子化」，衍生出兩個最主要量子重力理論即弦理論（string theory）、迴圈量子重力論（loop quantum gravity，LQG）。

但倫敦大學學院（UCL）天文物理學家 Jonathan Oppenheim 兩篇新論文挑戰這項共識。第一篇發表於《Physical Review X》提出「後量子經典重力理論」（postquantum theory of classical gravity），Jonathan Oppenheim 選擇修改量子理論，統一重力與量子力學同時保留愛因斯坦經典時空概念，或說時空根本不受量子理論支配。

Jonathan Oppenheim 認為，時空無論放大多少倍都仍平滑且連續，而非「量子化」成離散單位，因此時空本質也不穩定，時間流動速度不可預測且隨機波動，就像潮起潮落，導致時空有可預測性內在崩潰，發生隨機劇烈波動的幅度比量子理論設想還大。

第二篇論文發表於《自然通訊》期刊，提出精確測量物體重量微小波動以揭示時空「擺動」的實驗，如果時空不具量子性質，那時空曲率必然有隨機波動，這種波動可透過實驗驗證特定特徵。

說到這，Jonathan Oppenheim 還和支持迴圈量子重力論的科學家 Geoff Penington 打賭，最後勝出的究竟是「重力理論」或「量子重力理論」。

雖然測試時空本質的實驗需要耗費大量心血，未來 20 年，或許這些實驗能讓我們知道答案。

• New theory seeks to unite Einstein’s gravity with quantum mechanics
• ‘Wobbly spacetime’ may help resolve contradictory physics theories
• New theory may finally unite Einstein’s gravity with the quantum world

（首圖來源：Isaac Young／倫敦大學學院）