在基礎物理學界,如何調和愛因斯坦的廣義相對論(General Relativity, GR)與量子力學(Quantum Mechanics, QM)一直是個尖銳且懸而未決的核心難題。這項挑戰困擾了科學家數十年,直到一項突破性的研究出現,為其帶來了新的發展方向。物理學家馬可·馬托內(Marco Matone)和尼古勞斯·迪馬基斯(Nikolaos Dimakis)在 2025 年 10 月 26 日發表於《歐洲物理學雜誌 C》(The European Physical Journal C)的論文中,提出了一個大膽的論點:量子現象的機率本質,或許可以直接源自於時空本身的幾何特性。
這項科學突破的精髓,在於他們展示了量子宇宙學方程式進行 WKB 展開後,其一階修正項如何能夠重新表述第一個弗里德曼方程式。這項發現開啟了一扇理解之門,暗示著廣義相對論的決定性結構與量子理論的機率世界,可能僅僅是單一、更深層次實相的不同面向。該研究中最具份量的主張,是證明在滿足特定條件的前提下,薛丁格方程式(Schrödinger equation)可以從廣義相對論中推導出來。
這項研究徹底改變了我們對實相本質的看法,建議將整個宇宙視為一個統一且相互關聯的系統。如果時空的幾何性質是產生量子不確定性的根源,這就意味著宏觀的重力場與微觀的量子漲落,其實是同一個基本原理的兩種表現形式。這種觀點促使我們重新審視宇宙中的因果關係,將重點從兩大理論的對立轉向它們內在的和諧統一。
馬托內和迪馬基斯的研究同時也深入探討了宇宙學的動力學問題。他們特別檢視了輻射主導時期,並指出基於量子標度因子(quantum scale factor)的量子解,如何改變了宇宙的演化進程。這些量子解有效地消除了在標度因子趨近於零時所產生的奇異點(singularities),從而解決了廣義相對論在極端條件下的失效問題。
此外,他們的量子方程式在數學上展現出高度的精妙與一致性。該方程式與塞伯格-威騰(Seiberg-Witten)公式(近期被用於分析黑洞)呈現出對偶性。它還囊括了由孔策維奇(Kontsevich)、齊格爾(Ziegel)和威騰(Witten)所發展的復興現象(resurgence)和複雜度量(complex metrics)等概念。這些深奧的數學聯繫,強烈暗示了他們理論的基礎結構具有深刻的數學協調性。
這些在理論物理學領域取得的成就,提醒著我們:看似無法解決的矛盾,例如廣義相對論與量子力學在宇宙大爆炸初期或黑洞中心附近的衝突,並非是死胡同。相反地,它們是邀請我們採取更宏觀視角來理解宇宙的信號。當我們意識到時空結構本身就是量子不確定性的來源時,我們的關注點便從努力解決「問題」轉變為領悟萬物根基中早已存在的和諧,這為物理學的大統一提供了嶄新的希望。
