我想和你們分享一篇我最近讀到的論文，它提出了一個(gè)非常有趣的想法：如何用經(jīng)典的引力理論來(lái)描述量子場(chǎng)的效應(yīng)。你可能會(huì)問(wèn)，為什么要這么做呢？我們不是都知道引力和量子力學(xué)是不相容的嗎？我們不是都在尋找一個(gè)統(tǒng)一的量子引力理論嗎？這些問(wèn)題都很合理，但是也有另一種可能的思路：也許我們不需要把引力量子化，也許我們只需要找到一種合理的方式，讓經(jīng)典的引力和量子的物質(zhì)相互作用。

首先，我們需要明確什么是經(jīng)典的引力和量子的物質(zhì)。經(jīng)典的引力就是我們熟悉的愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，它告訴我們時(shí)空是一個(gè)彎曲的幾何結(jié)構(gòu)，它由一個(gè)叫做度規(guī)的張量來(lái)描述，它決定了物體的運(yùn)動(dòng)軌跡和光的傳播路徑。量子的物質(zhì)就是我們熟悉的量子場(chǎng)論，它告訴我們物質(zhì)是由一些叫做場(chǎng)的對(duì)象組成，它們可以以波或粒子的形式存在，它們遵循一些叫做量子力學(xué)的規(guī)則，它們可以發(fā)生疊加、干涉、糾纏等奇妙的現(xiàn)象。

那么，如何讓經(jīng)典的引力和量子的物質(zhì)相互作用呢？這看起來(lái)是一個(gè)不可能的任務(wù)，因?yàn)樗鼈兊倪壿嬍峭耆煌摹＝?jīng)典的引力是確定的、連續(xù)的、局域的，而量子的物質(zhì)是不確定的、離散的、非局域的。如果我們想用一個(gè)統(tǒng)一的理論來(lái)描述它們，我們必須要修改其中一個(gè)或者兩個(gè)的基本假設(shè)，這就是量子引力理論的難題。但是，這篇論文的作者提出了一個(gè)更加謙虛的目標(biāo)：他不想修改引力或者量子力學(xué)的基本假設(shè)，他只想找到一種一致的方式，讓它們能夠相互影響，就像我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀察到的那樣。他稱這種理論為經(jīng)典-量子動(dòng)力學(xué)。

經(jīng)典-量子動(dòng)力學(xué)的基本思想是這樣的：我們假設(shè)引力是經(jīng)典的，也就是說(shuō)，度規(guī)是一個(gè)確定的、實(shí)數(shù)的張量，它不受量子力學(xué)的影響，它只服從愛(ài)因斯坦的方程。但是，我們也假設(shè)物質(zhì)是量子的，也就是說(shuō)，場(chǎng)是一個(gè)不確定的、復(fù)數(shù)的算符，它受量子力學(xué)的影響，它服從薛定諤的方程。

然后，我們讓它們通過(guò)一個(gè)叫做耦合的過(guò)程相互作用，這個(gè)過(guò)程的效果是，度規(guī)會(huì)影響場(chǎng)的演化，而場(chǎng)也會(huì)影響度規(guī)的演化，但是這種影響是隨機(jī)的、非線性的、非保持跡的。這就意味著，當(dāng)我們把一個(gè)量子的物質(zhì)放在一個(gè)經(jīng)典的引力場(chǎng)中時(shí)，它的狀態(tài)會(huì)發(fā)生一些不可預(yù)測(cè)的變化，而這些變化也會(huì)反過(guò)來(lái)改變引力場(chǎng)的形狀。

這樣，作者的理論就可以避開(kāi)半經(jīng)典引力理論的一些病態(tài)問(wèn)題，比如奇點(diǎn)、因果循環(huán)、信息丟失等。而且，作者的理論在經(jīng)典極限下回歸到愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，因此也可以解釋我們已經(jīng)觀測(cè)到的經(jīng)典引力現(xiàn)象，比如引力波、彎曲的時(shí)空等。

理論的一個(gè)重要的特點(diǎn)是，它必須在度規(guī)自由度和量子物質(zhì)場(chǎng)上都具有基本的隨機(jī)性。這樣，它就可以避開(kāi)一些禁止經(jīng)典-量子相互作用的無(wú)法定理，比如Bell不等式、Kochen-Specker定理、Pusey-Barrett-Rudolph定理等。這些無(wú)法定理的共同的假設(shè)是，存在一個(gè)確定性的、局域的、實(shí)在的、隱變量的理論，可以完全描述經(jīng)典-量子系統(tǒng)的狀態(tài)和演化。然而，作者的理論并不滿足這些假設(shè)，因?yàn)樗请S機(jī)的、非局域的、非實(shí)在的、無(wú)隱變量的。因此，作者的理論并不違反這些無(wú)法定理，而是超越了它們。

理論的另一個(gè)重要的特點(diǎn)是，它不需要量子力學(xué)的測(cè)量原理。這是因?yàn)椋孔幼杂啥群徒?jīng)典時(shí)空的相互作用必然導(dǎo)致量子系統(tǒng)的退相干，而退相干就是測(cè)量的本質(zhì)。因此，作者的理論可以自然地解釋為什么我們觀測(cè)到的是經(jīng)典的現(xiàn)象，而不是量子的現(xiàn)象，而不需要引入任何額外的假設(shè)或規(guī)則。這也意味著，作者的理論可以自然地解釋為什么我們沒(méi)有觀測(cè)到量子引力效應(yīng)，因?yàn)榱孔右π?yīng)會(huì)被經(jīng)典時(shí)空的退相干所抹去。