理论物理学家提出了解决薛定谔猫悖论的新方案，这可能使得量子力学理论与爱因斯坦的相对论能更和谐地共存。

量子物理学的奇异定律认为，物理对象可以同时存在于多种状态的组合中，比如同时处于两个位置或同时拥有不同的速度。根据这一理论，一个系统会保持这种“叠加态”，直到与测量装置相互作用，在测量结果下才获得确定的值。系统状态这种突然的变化称为坍缩。

叠加态在微观粒子中是常见的，但宏观物体通常遵循经典物理定律。量子力学与经典力学之间的过渡一直是物理学中的一个难题，叠加态的概念挑战了我们对宏观世界的传统认识。叠加态是量子纠缠现象的基础，量子纠缠是两个或多个粒子之间即使相隔很远也能瞬间影响对方状态的现象。这对宇宙的基本结构和信息传递提出了新的问题。

1935年，物理学家埃尔温·薛定谔用其著名的猫悖论总结了这一理论——通过密封盒子里的猫同时既是死的又是活的这个比喻，直到盒子被打开，猫的状态坍缩，揭示其命运。然而，将这些规则应用于现实场景面临挑战——而这正是真正悖论产生的地方。

虽然量子定律在原子和亚原子粒子领域成立，在这个尺度上，粒子可以同时存在于多个状态，一个电子可以同时存在于原子的不同能级上，直到被测量，这时它才会“选择”一个特定的能级。

当我们从微观尺度转向宏观尺度，比如考虑一辆汽车或一个星球时，物体的行为开始遵循经典物理学的定律，特别是牛顿力学和爱因斯坦的相对论。在这些宏观尺度上，我们没有观察到物体同时存在于多个状态的叠加态现象。这就表明，我们如果要用量子原理描述整个宇宙更是困难重重，因为宇宙看起来是完全经典的，遵循相对论的定律，而不是量子力学的定律。此外，宇宙中没有外部的“观察者”来触发量子状态的坍缩，因为宇宙包含了所有存在的事物。

想象你有一枚硬币，它可以代表一个量子粒子。在量子世界里，这枚硬币可以同时处于正面和反面（叠加态），直到你观察它，它才会变成正面或反面中的一个。但在宏观世界里，比如你把硬币放在桌子上，它要么正面朝上，要么反面朝上，你不会看到它同时处于两个状态。

那么为什么我们没有在大物体上观察到叠加态呢？这可能是因为在宏观尺度上，物体与周围环境的相互作用非常频繁，这种相互作用导致量子叠加态迅速“坍缩”到一个确定的状态。这种现象称为“退相干”。

尽管量子力学在微观尺度上非常成功，但在宏观尺度上，我们仍然依赖经典物理学来描述物体的行为。这种从量子到经典的过渡是现代物理学中一个非常活跃的研究领域。

意大利的里雅斯特大学的理论物理学家、该研究的主要作者马泰奥·卡尔莱索在接受采访时说：“问题是，没有周围环境的宇宙是否能处于这样的叠加态中？观测表明不能：一切都遵循广义相对论的经典预测。那么，是什么打破了这种叠加态呢？”为了应对这个问题，卡尔莱索和他的同事们对支配所有状态（包括叠加态）随时间演化的薛定谔方程提出了修改。“特定的薛定谔方程修改可以解决这个问题，”卡尔莱索说。特别是，团队在方程中添加了描述系统如何自我交互的项以及其他特定项，这进而导致叠加态的崩溃。

“这种效应随着系统的增大而增强，”卡尔莱索补充道。

至关重要的是，这些修改对原子和分子等微观量子系统几乎没有影响，但却允许更大的系统——比如宇宙本身——频繁坍缩，赋予它们符合我们对宇宙观测的确定值。研究小组在2月份的《高能物理杂志》上描述了他们修改后的薛定谔方程。

在他们调整过的量子物理学版本中，研究人员消除了受测量对象与测量装置之间的区别。相反，他们提出每个系统的状态会自发地、定期地坍缩，从而获得某些属性的确定值。

对于大系统而言，自发坍缩发生频繁，使其呈现出经典外观。与这些系统相互作用的亚原子粒子成为系统的一部分，导致它们的状态迅速坍缩并获得确定的坐标，类似于测量过程。

因此，科学家们提出了一种修改后的薛定谔方程，用以描述宇宙从量子叠加态到经典态的转变。这个修改后的方程被称为Wheeler-DeWitt (WDW) 方程，并引入了自发坍缩模型的元素。这种机制通过非线性和随机项来实现，允许宇宙波函数在没有外部观察者的情况下发生坍缩。

卡尔莱索说：“没有任何外部实体的作用，任何系统都会自发地（或坍缩）定位在某个特定状态中。取代猫同时是死的和活的状态，我们发现猫要么是死的，要么是活的。”

新模型或许能解释为什么我们的宇宙的空间-时间几何不处于状态的叠加中，并且遵循爱因斯坦相对论的经典方程。

卡尔莱索说：“我们的模型描述了一个量子宇宙，它最终坍缩，从而有效地变成了经典宇宙。我们展示了自发坍缩模型可以解释从量子宇宙的叠加中出现经典宇宙的过程，其中每个宇宙具有不同的空间-时间几何。”

通过引入坍缩项，宇宙波函数的演化可以通过数值模拟来研究。这些模拟展示了宇宙波函数如何从量子叠加态坍缩到具有特定空间-时间几何的经典态。特别地，当将这种动力学应用于参数化单模引力模型时，作者们展示了宇宙常数的坍缩，这为宇宙常数问题提供了一个可能的解释。

新模型提供了一个机制，使得宇宙可以从一个量子叠加态自然地演化到一个具有明确空间-时间几何的经典态，而不需要外部的测量者或环境。

尽管这一理论可能解释了为什么宇宙似乎遵循经典物理学定律，但它并未对大规模物理过程做出新的预测。

然而，它确实对原子和分子的行为做出了预测，尽管与传统量子力学只有微小的偏差。

因此，检验他们的量子模型修改版并不简单。未来的工作将致力于设计这样的测试。

卡尔莱索说：“我们正与实验合作者一起努力测试坍缩修改的影响，或推导出其参数的界限。这完全等同于测试量子理论的极限。”