宇宙可能不是平滑的，而是在以我們無法想象的頻率瘋狂“抖動”——現在，人類史上最靈敏的桌面干涉儀首次對這種“時空噪音”進行了極限探測，其精度足以測量比一根頭發(fā)絲的萬億分之一還微小的時空扭曲。

這項石破天驚的研究名為“量子增強時空測量”（QUEST），由英國卡迪夫大學引力探索研究所團隊主導。他們不僅創(chuàng)造了桌面干涉儀靈敏度的世界紀錄，更可能為我們揭開時空、引力乃至暗物質的終極奧秘推開了一扇全新的大門。相關成果已發(fā)表在9月3日權威物理學期刊《物理評論快報》上。

你是否曾仰望星空，思考過一個終極問題：我們眼中的世界，究竟是像一部高清無碼的4K電影一樣無限平滑，還是像一張由無數微觀“像素點”構成的巨大畫卷？

愛因斯坦告訴我們，時空是平滑的織物，可以被天體彎曲。但量子力學卻暗示，在最微觀的尺度下，一切都應該是不確定的、跳躍的，時空或許也像一鍋沸騰的“量子泡沫”。

那么，真相是什么？宇宙的底層代碼，究竟是怎么寫的？

過去，我們用LIGO這樣的巨型引力波天文臺，聽到了黑洞并合時發(fā)出的“宇宙低音炮”，那是時空劇烈撕扯時的雄渾樂章。但那些都屬于低頻信號。而在這些宏大交響的背后，是否存在一種持續(xù)不斷的、極其微弱的背景“噪音”？一種源自宇宙大爆炸初期、甚至源自時空本身量子漲落的“嘶嘶聲”？

這正是QUEST實驗要尋找的答案。他們要監(jiān)聽的，不是宇宙的“大事件”，而是宇宙最底層的“呼吸聲”。

但這幾乎是不可能完成的任務。這種信號極其微弱，要探測它，儀器必須擁有令人發(fā)指的靈敏度。然而在地球上，一切皆是噪聲：腳下的地面在震動，空氣在流動，甚至構成儀器本身的光子，其隨機漲落（也就是“散粒噪聲”）都會形成一道難以逾越的量子屏障。想在這樣的“鬧市”里聽到一根針掉落的聲音，談何容易？

面對這道天塹，科學家們想出了一個腦洞大開的絕妙方案。

他們沒有建造一個孤立的、超級強大的探測器，而是并排建造了兩個一模一樣的、各自獨立的“監(jiān)聽站”——即兩臺桌面式邁克爾遜干涉儀。

這就像派了兩位“雙胞胎”去監(jiān)聽一個極其微弱的秘密。一個真正的時空信號，如同來自宇宙深處的密語，會同時被兩個雙胞胎聽到，他們的記錄中會呈現出相關性。而他們旁邊卡車的轟鳴，或者自己的耳鳴（即儀器各自的內部噪聲），則是不相關的。

通過一種名為“互相關”的數據處理技術，科學家們讓兩位雙胞胎不斷“對賬”。經過長達10000秒（約2.8小時）的聯合觀測和海量數據平均后，那些亂七八糟、不成對的本地噪聲就被神奇地“平均”掉了，而那個共同的、來自時空的微弱信號則會被凸顯出來。

這波操作，簡直就是物理學版的“降噪豆”！

那么，在13到80MHz這個前所未有的高頻波段，兩位雙胞胎干涉儀究竟聽到了什么？

答案揭曉的時刻，既令人屏息，又出人意料——他們什么也沒聽到

等等，別急著失望！在物理學的世界里，最干凈的“無”，往往蘊含著最深刻的“有”。這次“靜默”的結果，并非失敗，而是一次巨大的成功。它意味著，在這個頻段內，任何可能存在的隨機引力波或時空漲落，其強度必定低于3x10^-20 1/√Hz
這個令人難以置信的極限。

這是什么意思？這意味著它有能力探測到在13-80 MHz頻段內、能引起時空發(fā)生大約3×10^?20這種級別相對長度變化的持續(xù)性引力波信號。

科學家們這次觀測，相當于是在未知世界的地圖上，畫下了一條清晰的“紅線”。它告訴所有理論物理學家：嘿，你們關于量子引力、早期宇宙的理論模型，不能比這條線更狂野了。這是人類首次在該頻段為尋找隨機引力波背景設下了如此嚴格的寬帶限制。

而故事還遠未結束。這次可以載入史冊的觀測，僅僅是QUEST的熱身。團隊目前正在進行雄心勃勃的升級：他們將把探測帶寬擴展到200MHz，并計劃進行長達一百萬秒的超長期觀測。

屆時，這雙雙胞胎干涉儀的耳朵將變得更加敏銳。他們能否最終聽到那來自時空最深處的“量子呼吸聲”？我們的宇宙，究竟是連續(xù)的，還是離散的？

我們不知道答案，但我們知道，人類已經擁有了側耳傾聽這個終極秘密的工具。而下一次，當他們再次“對賬”時，或許整個物理學的天空，都將被徹底改寫。

參考文獻：

Patra, A., Aiello, L., Ejlli, A., Griffiths, W. L., James, A. L., Kuntimaddi, N., ... & Grote, H. (2025). Broadband Limits on Stochastic Length Fluctuations from a Pair of Table-Top Interferometers.Physical Review Letters, 135(10), 101402.