年代物理学中最令人困惑的主题的OME围绕量子理论旋转。斯基罗丁斯的猫问题和黑洞蒸发中信息损失问题最着名的乐园。Richard Feynman说：“我认为我可以安全地说没有人理解量子力学。”大多数物理学家刚刚习惯了。毫无疑问，量子理论在实际水平方面取得了成功。但是，当考虑到它的工具，用于计算实验室中可能结果的可能结果的工具，并将其作为“世界的世界的基本描述”，它面临着严重的概念问题。
量子理论的基本问题是我们测量,而不是世界上有什么．有人可能会认为这很好，因为这个理论只是代表了关于世界的“我们的信息”。但这只有在我们可以了解世界的某些情况下才有意义，而这些情况在一般情况下必须由理论规定。要理解如何处理这个概念性问题，我们需要更详细地研究这个理论。
根据量子理论，一个系统的一般状态(粒子的位置或速度)没有明确定义的值。这种不确定性被称为“量子不确定性”，不幸的是，也被称为“量子涨落”。在标准教科书中提出的量子理论涉及到物理系统状态演化的两个截然不同的规则。一种是罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)提到的u型过程。它由Schrödinger方程表示，允许在给定系统当前状态的任何未来时间(确定性预测)或过去时间(完全回溯)中精确确定系统的状态。但这一规则只适用于系统不受“观察”的情况。
当观察或测量系统的某些属性时，在发挥第二种规则，是一个随机规则，作为R-Process。根据该规则，由于测量结果，状态跳转到其中的属性具有明确定义的值的状态之一。这条规则通常不允许精确预测哪个状态，也不是测量或观察前的状态的转换。可以使用它来准确地预测概率，并预测从实验的大量重复中出现的平均值，以及结果的统计分散，在数值中与数值相一致的量不确定上述内容。
黑洞奇点的性质引起了各种各样的猜测。
其中一个问题是，量子理论在没有人观察的情况下，对于它所宣称的世界本质是模糊的(至少可以说)。这个理论是否需要意识的参与，如果是的话，是老鼠的还是苍蝇的?具体来说，衡量的具体内容是非常模糊的。也许需要的只是一个足够大的仪器。但是什么才足够大呢?在边界处会发生什么?这些问题被称为度量问题。这些概念上的困难通常被实践物理学家所忽视。
一个例外是David Bohm，他重新发现了一个提议(最初由Louis de Broglie考虑)，该提议给出了一个不同的理论描述，即在任何时候都有确定的位置和速度的点状粒子，而量子态只是引导它们在时间上的进化(猫永远不会同时死和活)。另一个值得注意的例外是，支持修改该理论的人将U和R过程统一为一个单一定律，从而无需在基本层面引入“测量”的概念。在这种情况下，Schrödinger的不幸宠物要么死了，要么活着，即使没有人看到。
这种方法形成了“自发坍塌”理论的基础，1其特征是调用类似于R过程的一组微型版本的集合，在整个空间和时间中自发地发生在所有粒子上;也就是说，不需要进行测量。更进一步的是多世界理论(由休·埃弗雷特开创)，在该理论中，每一个测量都与现实的分叉(或多分支)联系在一起，形成类似于平行共存世界的东西。
仔细分析表明，这些基本上是三个可能被带到问题的逻辑途径2:修改理论通过添加一些超出了量子态(隐藏变量溃败de-Brogile-Bohm例证的方法),修改规则的进化理论通过measurement-like事件发生时所有的时间(如自发崩溃理论),或删除R过程完全(这需要我们多世界的路径)。
许多量子物理学家相信，这个问题，或者人们可能采取的方法，与他们领域的挑战无关。在一小群的同事,我持有截然不同的观点,和维护,自发的崩溃是最有前途的路线来解决我们当前所面临的一些最严重的困难理解宇宙的规律,特别是那些引力和量子理论的情况下必须一起使用。
一个正如我们通常理解的那样，宇宙学的核心特征是一个被称为暴胀的时代，人们认为它发生在普朗克时代之后的几分之一秒，而普朗克时代本身就是一个神秘的体制。在普朗克时代，量子引力应该统治世界，而时空本身的概念可能将不再相关或有用。(量子引力是指一种理论，它将广义相对论的基本原理、我们最好的万有引力理论和量子理论和谐地结合在一起。)在这种暴涨机制中，通常的时空概念被认为是足够的。但除此之外，引力被认为可以被广义相对论很好地描述，而物质可以用我们在普通粒子物理情况下使用的相同类型的理论来解释(比如那些在CERN或高能宇宙射线研究中通过经验探索的地方)。
主要的区别在于，被认为在暴涨时期占主导地位的物质类型是一个被称为暴涨的领域。这有点像电磁场，但要简单得多，因为它缺乏固有的方向性或自旋。那个时代的主要特征是，由于膨胀场的引力效应，宇宙以一种极其快速和加速的方式膨胀(总膨胀系数至少是100万万亿倍;也就是10的倍数30.)．结果，宇宙的空间曲率被驱至零，所有与完美均匀性和各向同性的偏差被完全稀释(剩余的10阶偏差)-90年，非常小，为了简单起见，我把它设为零)。
当膨胀场衰变时，膨胀时期就结束了，宇宙中充满了我们今天能找到的所有物质:你，你坐的椅子，以及组成太阳系的常见物质;我们能够在几分之一秒内用欧洲核子研究中心(CERN)的强大粒子加速器产生一种稍微奇特的物质;甚至是难以捉摸的暗物质，它们似乎构成了星系和星系团的绝大部分。换句话说，大爆炸时代的结束应该会导致更古老的、传统的、经验上成功的大爆炸宇宙论所描述的体系，描述一个膨胀的宇宙，里面充满了由各种各样的粒子组成的极热的等离子体，它们各自的丰度基本上受热力学因素的支配。宇宙在膨胀过程中冷却，导致轻核的形成(温度下降到大约10亿开尔文)，并在很长一段时间后，形成了第一个原子(大约3000开尔文)。这后一阶段是与宇宙微波背景辐射相对应的光子发射的阶段。
我们还能对宇宙了解多少?
作为一个宇宙学家，我在讲座后我最常见的一些问题包括：什么谎言超出了我们的宇宙？我们的宇宙是什么？我们的宇宙会永远扩大吗？这些是要问的自然问题。但是还有...阅读更多
在宇宙微波背景辐射的温度模式的小变化中，我们可以看到从同质性和各向同性的原始偏差的印记，这将继续向现在的发展来构成填充我们当前宇宙的星系，星星和行星．重点是宇宙不是，并且尚未成次，同质和各向同性一段时间。另一方面，根据通货膨胀，宇宙的剧烈扩张完全稀释了所有的不均匀性（不同地方之间的条件差异）和各向异性（不同方向之间的差异）。这种情况是在完全均匀和各向同性的状态下的时空和发炎场来描述。
导致所有宇宙结构形成的不均匀性，以及我们在宇宙微波背景中看到的谁的印记，从何而来?根据目前的宇宙学正统理论，它们起源于暴涨时期的“量子涨落”和时空度规。事实上，在暴涨时期，暴涨与量子场的配方一起出现，这就是所谓的邦齐-戴维斯真空。这种状态，就像平坦时空中的真空状态一样，具有百分之百的均匀性和各向同性的特性，然而，我们应该以某种方式认为，它的量子不确定性孕育了今天宇宙的不均匀性。
大多数宇宙学家认为这没有问题，因为他们很容易将“量子不确定性”和“统计离散”(一个概念上的错误，经常被两个上下文中使用的“涨落”这个词所掩盖)互换。但这种观点只有在涉及测量的情况下才合理。关键是，根据r过程，测量可能确实会改变系统的状态，导致一个不再像初始状态一样均匀和各向同性的状态。
但是如何算作早期宇宙中的测量，在星系，行星和有意识中形成的意识？一些宇宙学家会回答，今天，我们的卫星正在进行所需的测量。一个moment’s reflection shows how problematic such posture is: We, with our measuring devices, are responsible for the breakdown of the perfect homogeneity prevailing in the early universe, a change that led to the formation of cosmic structure, including galaxies, stars, and planets, which in turn was necessary for the emergence of the conditions where life and (self-proclaimed “intelligent”) creatures like ourselves would be possible! We would be, in part, the cause of our own existence! I can’t help but to be reminded of the old country song, “I’m my own grandpa.”
一个考虑到现有路径，以解决爷爷问题，哈纳·佩雷斯，汉诺萨赫姆曼，我提出3.在这个混合物中加入了一个新的成分:膨胀场的量子态的自发坍缩。这是r过程的一个版本，不断发生，通常诱导场的量子态发生微小而随机的变化。这种过程的随机性将能够解释早期宇宙中均匀性和各向同性的崩溃，而无需调用任何观察者或测量设备。此外，如果自发塌缩满足一些简单的要求，由此产生的关于这些不均匀性的预测可以重现在宇宙微波背景中看到的温度变化分布的特征。4
量子理论对世界的本质是模糊的(至少可以说)。
起初，新方法似乎没有导致任何重大偏离标准预测。但至少有一个方面的预测是截然不同的。结果是，根据标准的处理方法，对宇宙中物质密度不均匀性产生的预测，不可分割地与对所谓原始引力波产生的类似预测联系在一起。这与LIGO和室女座探测器探测到的由黑洞和/或中子星碰撞产生的引力波类似。但与那些不同的是，原始的中微子现在会如此微弱，以至于只有在宇宙微波背景辐射极化的某一类型的各向异性中才有望探测到它们的存在。
人们一直在加紧寻找这些理论，因为它们被认为是验证膨胀理论正确性的主要可能依据。到目前为止，它们还没有被探测到，这一事实被认为是暴涨宇宙学中的一个严重问题，最简单和最吸引人的模型已经被预期的探测失败所排除。当采用我们的方法时，5关于原始重力波的产生的预测如此显着降低，即通过电流方法和检测器敏感性将无法检测到它们。计算结果显示它们可能只有基本上改善的敏感性，并且随着天空中的两个大角度鳞片的重点而变化，两个焦点（两个不幸的是难以做的事情）。因此，非常出乎意料地，由于我们向面对概念考虑的类型，对于通胀宇宙学的具体预测显着改变，新颖的一个更好地根据现有的经验证据。
T他概念的量子理论困难也与黑洞的主题相关联。一般相对论的理论预测，一旦形成黑洞，一个奇点 - 一个地几何数量将在其内部发出值无穷大的区域，随着该区域的曲率发散而发散。这种奇点的性质引起了野生猜测，包括它们代表更加异国情调的物体的出现，甚至是其他宇宙的门户。但他们真正表明的是存在一般相对论理论未能申请的政权。（不要太令人兴奋，对不起伙计！）
也就是说，如果我们想要依赖广义相对论，我们必须只在某个边界上这样做，这个边界不包括那些奇点应该出现的区域。
物理学家通常相信我们的目前的理论应该被更深的理论取代，它封装了一般相对性和量子力学，以平滑和自一致的方式加入：量子重力理论。这种量子重力预计将“固化”那些奇点，并消除包括在涉及黑洞的讨论中的边界的需要。最少投机的概念不涉及到其他宇宙中的任何东西，或出现在其替代中的疯狂异国情调的物体。
物理学家雅各布·贝肯斯坦(Jacob Beckenstein)首先指出了它们的一个特征，并将其作为一条基本线索，那就是它们与外部的能量交换受似乎与热力学相同的定律支配。特别是，正如斯蒂芬·霍金所指出的，它们通过热辐射的发射而失去能量，并且对于普朗克长度边的每一个“瓦”(需要覆盖黑洞的面积)都有一个由玻尔兹曼常数(在所有热力学中普遍存在)给出的熵。这在过去的几十年里引起了强烈的兴趣，因为物理学家开始考虑各种方法来构建量子引力理论。当然，这样的理论应该能够解释黑洞熵的表达式。在相对较短的时间内，在略有不同但总是相当有限的背景下，量子引力的支持者找到了正确答案。
自发塌缩为测量问题提供了一个有吸引力的解决方案。
但是，这种基于霍金发现的分析涉及到量子理论的事实，提出了另一个继续困扰物理学家的问题。它是激烈争论和分歧的焦点，被称为黑洞信息“悖论”。
通常的帐户如下：根据量子理论，孤立物理系统的量子状态提供了这种系统的完整描述。该状态根据进化法而发展，其允许在将来的任何其他时间内精确地预测相应状态，或者过去的系统状态的改造。另一方面，可以以大量的方式形成一定质量和角动量的黑洞。如果黑洞完全蒸发，只留下热辐射，这在非常简单的方式完全表征，它似乎无法编码检索所需的所有信息，以精确地呈现出物质的精确量子状态这首先出现了黑洞。因此，从最终状态的细节中，考虑到量子理论的演化定律的特征，不可能将最初形成的黑洞最初形成的黑洞最初形成的详细状态。这对许多人表示我们面临着“悖论”。
仔细研究这个问题就会发现，事情并不是那么简单明了(这也解释了为什么我把paradox这个词加了引号)。关键是，根据量子理论，我们应该能够追溯黑洞最初形成的详细状态的说法是错误的。只有在只关注u过程而完全忽略R过程的情况下，才能得出这样的结论。因此，很自然地，将黑洞蒸发和信息命运的问题与测量问题的解决联系起来。6
对测量问题最有吸引力的解决方案之一是自发塌缩。从2015年开始，我和我的同事一直在考虑7在简化模型的帮助下，详细分析，8在黑洞蒸发的背景下，是否使用这种理论，可以完全解决这个问题。到目前为止，我们的分析表明答案是肯定的，只要自发崩溃率随空间的曲率而增加。如果是这种情况，那么由于黑洞的深内部的曲率增加，那么通常与自发折叠的少量信息擦除变得足够有效，以解释似乎似乎被擦除的所有信息当它完全蒸发时。
这项工作必须继续梳理理论的确切形式的未决问题和细节，并找到这些想法可以被测试的其他情况。虽然事情还没有解决，但存在着这样一种可能性:对诸如Schrödinger的猫、黑洞信息问题和暴涨宇宙学中令人困惑的问题的集体解决，可能是由于对自发坍陷的考虑。我们最近发现了其他问题，在这些问题上这种方法可能会有所帮助，包括解释宇宙初始状态的极低熵的可能性，9也是理解暗能量本质和大小的途径。10.在涉及万有引力的情况下使用自发坍缩理论似乎是一个非常有前途和令人兴奋的研究路径。
Daniel Sudarsky在法国马赛大学布宜诺斯艾利斯大学芝加哥大学芝加哥大学举行了访问职位，是法国大学的Buenos Airs和Nyu。他目前是“国家自治大学核科学研究所的物理学和教授的基础约翰·贝尔研究所董事会成员。
参考文献
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6.在这方面，我们在这方面的考虑因素受到了在三十多年前的考虑因素受到强烈影响，如Penrose，R。时间不对称和量子重力。在伊莎兰，C.J.，Penrose，R.，＆Sciara，D.W.（eds。）量子引力二世(1981);量子引力和时间可逆性。物理评论D21.2742(1980)。
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10.暗能量作为违背能量守恒的权重。物理评论快报118.，021102（2017）;Perez，A.＆Sudarsky，D.来自量子重力离散的黑暗能量。物理评论快报122.221302(2019)。
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