量子引力的比特是如何嗡嗡作响的

即使是相干引力波也会产生引力子噪声，但正如戴森还发现的那样，它太小了，无法测量。威尔切克说，这是因为探测器吸收引力子时产生的抖动与它发射引力子时产生的抖动“微妙地平衡”，他曾希望他们的计算能为相干态带来更大的噪音。“这有点令人失望，”他说。

Parikh、Wilczek和Zahariade没有被吓倒，他们研究了戴森没有考虑到的其他几种类型的引力波。他们发现，特别是一种称为压缩态的量子态，会产生更明显的引力子噪声。事实上，Parikh，Wilczek和Zahariade发现，引力子受到的挤压越多，噪音就会成倍增加。

他们的理论探索表明--与主流观点相反--引力子噪声原则上是可以观察到的。此外，探测到这种噪音将告诉物理学家可能产生压缩引力波的奇异来源。阿姆斯特丹大学的理论物理学家埃里克·弗林德(Erik Verlinde)说，“他们正在以非常严肃的方式思考这个问题，他们正在用一种精确的语言来接近它。”

Parikh说：“我们一直有这样的图像，引力子会以某种方式轰炸探测器，所以会有一点抖动。”“但是，”扎哈里德补充说，“当我们从数学上理解了引力子噪声项是如何产生的时，那是一个美好的时刻。”

这些计算是在三年多的时间里计算出来的，并在最近的一篇论文中进行了总结。描述整套计算的论文目前正在接受同行审查。

然而，尽管压缩光通常是在实验室(包括LIGO)制造的，但是否存在压缩引力波仍是个未知数。Wilczek怀疑，在黑洞合并的最后阶段，引力场非常强大，变化很快，可能会产生这种压缩效应。膨胀--宇宙早期时空迅速膨胀的时期--也可能导致挤压。作者现在计划建立这些宇宙学事件及其发出的引力波的精确模型。

威尔切克说：“这为非常困难的计算打开了大门，这将是一个挑战，要进行到底。”“但好消息是，作为实验目标，它变得非常有趣，而且具有潜在的现实性。”

其他物理学家不是寻找宇宙中的量子源，而是希望直接在起泡的时空真空中看到引力子噪声，在那里粒子短暂地突然出现，然后消失。当它们出现时，这些虚拟粒子会导致时空在它们周围轻微扭曲，产生被称为时空泡沫的随机波动。

这个量子世界似乎无法进行实验。但事实并非如此--如果宇宙遵循“全息原理”，即时空结构以与3D全息图从2D模式中弹出的方式相同的方式出现。如果全息原理是正确的，像引力子这样的量子粒子生活在较低维的表面上，并在较高维的时空中编码熟悉的引力。

在这样的情况下，量子引力的效应可以被放大到像LIGO这样的日常实验世界中。Verlinde和加州理工学院的理论物理学家Kathryn Zurek最近的工作建议使用LIGO或其他灵敏的干涉仪来观察仪器周围的气泡真空。

在全息宇宙中，干涉仪位于较高维度的时空中，而时空紧密包裹在较低维度的量子表面中。将表面上的微小波动加起来会产生足够大的噪声，足以被干涉仪检测到。弗林德说：“我们已经证明，量子引力的影响不仅取决于普朗克尺度，还取决于干涉仪的尺度。”

如果他们关于全息原理的假设成立，引力子噪声将成为LIGO的实验目标，甚至是桌面实验。2015年，在费米国家加速器实验室，一项名为“全息仪”的桌面实验寻找宇宙是全息的证据-但被发现是不足的。“当时的理论想法非常原始，”Verlinde说，并指出他与Zurek的论文中的计算是基于从那时起发展起来的更深入的全息方法。如果这些计算使研究人员能够准确预测引力子噪音的样子，他认为他们发现的机会更大-尽管仍然相当不可能。

Zurek和Verlinde的方法只有在我们的宇宙是全息的情况下才会起作用-这是一个远远没有得到证实的猜想。祖雷克将他们的态度描述为“更像是一种狂野的西方心态”，“风险很高，不太可能成功，但不管怎么说，我们不了解量子引力。”

相比之下，Parikh、Wilczek和Zahariade的计算建立在物理学的基础上，很少有人会不同意这一点。“我们做了一个非常保守的计算，这几乎可以肯定是正确的，”Parikh说。“它本质上只是假设存在一种叫做引力子的东西，并且引力是可以量子化的。”

但三人承认，在知道当前或计划中的引力波探测器是否能发现引力子噪声之前，必须做更多的理论跑腿工作。“这需要几次幸运的突破，”Parikh说。宇宙不仅必须拥有产生压缩引力波的奇异源，而且引力子噪声必须与LIGO已经受到的许多其他噪声源区分开来。

“到目前为止，LIGO还没有显示出任何打破爱因斯坦广义相对论预测的物理学迹象，”LIGO合作小组成员霍尔茨说。“这就是你开始的地方：广义相对论令人惊叹。”不过，他承认，引力波探测器是我们对宇宙做出新的基本发现的最大希望，因为那里的地形“完全未知”。

威尔切克认为，如果研究人员对引力子噪声可能是什么样子有所了解，就可以调整引力波探测器，以提高发现它的机会。威尔切克说：“自然地，人们一直专注于试图捕捉信号，而不是担心噪音的有趣特性。”“但如果你考虑到这一点，你可能会设计一些不同的东西。”(霍尔茨澄清说，LIGO研究人员已经研究了一些可能的宇宙噪声信号。)。

尽管面临挑战，威尔切克说，他“谨慎乐观”地认为，他们的工作将导致可以进行实验探索的预测。无论如何，他希望这篇论文能激励其他理论家研究引力子噪声。

“基础物理是一件很难做的事。你可以把整件东西写在T恤上，这是出了名的，很难对其进行添加或更改，“Wilczek说。“我看不出这将如何直接通向那里，但它打开了一扇新的世界之窗。