統一的萬有理論是物理學的聖杯，但萬有引力卻拒絕參與其中。現在，一種新提出的理論試圖將愛因斯坦的萬有引力理論與量子力學統一起來–更重要的是，它勾勒出了一種實驗測試的方法。

在過去的一個多世紀裡，量子物理學在描述粒子和原子的微觀世界方面做得非常出色。它涵蓋了宇宙四種基本力中的三種–電磁力、強核力和弱核力。但是，儘管有一些最聰明的人在研究，科學家就是無法引進第四根支柱：萬有引力。

迄今為止，描述萬有引力最精確的模型仍然是愛因斯坦的廣義相對論。該理論指出，我們所感受和觀察到的萬有引力是時空結構和靜止在其上的質量的副作用。把它想像成一個彈跳床墊子，上面坐著一個保齡球–球的重量在墊子上產生了一個凹陷。在宇宙中，”墊子”是時空，”保齡球”是恆星等大質量天體。如果你在墊子上放一個較小的球，它就會沿著凹陷處滾向較大的球，這與我們體驗重力的方式類似。或者，如果你以足夠的速度滾動網球，它就會以類似於地球繞太陽運行的方式繞著那個凹陷處滾動。

此圖將時空描繪成一個”墊子”，展示了物體的質量如何導致時空彎曲成”凹陷”–質量越大，凹陷越深ESA-C.Carreau

在過去的100 年裡，這個引力理論基本上經受住了科學家們的所有考驗。事實上，不斷有新的發現證實了它的預測，例如2015 年對重力波的探測。

問題是，這個故事與其他三種基本力量的關係並不融洽。每一種基本力都可以用量子力學進行相當簡潔的描述，而相互作用則由特定的力載體粒子介導。例如，光子就是電磁力的載體粒子。因此，科學家們對”量子引力”的理論進行了研究，並尋找其假定的載體粒子（被稱為”引力子”），但迄今為止所有實驗都一無所獲。

時空本身也需要被”量子化”，或分解成各個組成部分。這正是臭名昭著的弦理論所要做的，目前被認為是領跑者的環量子重力也是如此。但同樣，這兩個概念似乎都不像愛因斯坦的理論那麼契合。

倫敦大學學院（UCL）的喬納森-奧本海姆（Jonathan Oppenheim）教授在一項新研究中採取了相反的觀點–他提出，時空畢竟遵循經典物理學，而需要修改的是量子理論。他稱之為”經典引力的後量子理論”。

從本質上講，奧本海姆將經典系統和量子系統耦合在一起，保留了每個系統。因此，舉例來說，經典系統仍然可以防止比光速更快的訊號傳遞，而不確定性原理在量子系統中仍然不會被違反。愛因斯坦喜歡一切都具有確定性–也就是說，如果你掌握了一個系統的足夠信息，你就可以利用它當前的狀態，推算出它過去或未來的任何特定狀態。奧本海姆的混合理論並非如此–相反，你只能計算出特定狀態在未來出現的機率。

該理論確實預言了一些有趣的事情，可能會引起許多物理學家的反感。例如，它發現黑洞可以破壞量子資訊–這在量子理論中被認為是不可能的，可能足以讓一些人徹底否定整個理論。

透過精確稱量質量尋找時空波動的實驗的藝術印象艾薩克-楊

但重要的是，我們有辦法檢驗這種經典引力的後量子理論。如果時空是經典的，那麼它就會發生隨機波動，進而使物體的質量隨時間而產生微小的變化。研究小組建議的一項實驗是，非常精確地測量一個物體–例如國際公斤原型–可以揭示時空是經典的還是量子的。

這項研究的合著者扎克-韋勒-戴維斯（Zach Weller-Davies）說：”在量子引力和經典引力中，時空必定在我們周圍發生劇烈的隨機波動，但這種波動的尺度我們還無法探測到。但如果時空是經典的，那麼波動就必須大於一定的尺度，而這個尺度可以透過另一個實驗來確定，我們可以在這個實驗中測試我們能讓重原子在兩個不同位置疊加多長時間。”

新理論很可能不會馬上被廣泛接受，如果有的話，但它至少為重力和時空提供了一種有趣的新思維方式。這些實驗可能很快就會排除它，讓它加入歷史上那些古怪科學思想的巨大墳場–也可能證明它和愛因斯坦的理論一樣具有根基性。

這項研究發表在兩篇論文中，一篇發表在《物理評論X》上，另一篇則發表在《自然-通訊》上。