量子泡沫是一種假設中的時空結構，存在於極小的尺度下；在這種尺度下，時空不再平滑，而是不斷擾動、起伏。由於它從未被直接觀測到，上方顯示的9.3×10⁻³⁶公尺並非實測值，這個數字是9.3除以1後面接36個零所得的結果。物理學家預期，如果量子泡沫真的存在，會出現在大約普朗克長度的尺度，也就是1.6×10⁻³⁵公尺，約為上方數字的1.7倍。

大小

時空是三維空間加上時間的合稱。就目前所有可測量的尺度而言，時空看起來都是平滑的。但量子力學──解釋原子與粒子行為的理論──的部分內容預測，在遠比目前能測量的更小尺度下，時空不會保持平滑。微小的區域會不斷變化，空間與時間也會失去明確的數值。

這樣的泡沫沒有可測量的邊界，因此理論給出的反而是一個尺度：泡沫應該顯現出來的距離。NASA估計，這個距離大約是氫原子核寬度的1億兆（10²⁰）分之一。這個數字大約等於普朗克長度，也就是重力的量子效應預期會變得重要的尺度。確切的數值取決於採用哪一種理論，而物理學家目前還沒有一套經過驗證、能把重力和量子力學結合起來的理論。

大小比較

量子泡沫的預期尺度，大約和普朗克長度相同，而普朗克長度是本站中下一個更大的物體。
一顆質子的寬度大約是1.7飛米，是量子泡沫預期尺度的大約1億兆（10²⁰）倍寬。1飛米是10⁻¹⁵公尺。
如果把量子泡沫的尺度放大到一根人類頭髮的寬度，也就是大約0.1公釐，質子看起來大約會有一光年寬。光年是光在一年內行進的距離。
下文所述、錢卓拉在2015年那次測試中觀測到的類星體，距離地球大約120億光年。這個距離大約是量子泡沫預期尺度的7×10⁶⁰倍，這也是為什麼微小的效應可能會在傳播過程中不斷累積。

構想的由來

普林斯頓大學物理學家約翰·惠勒提出了量子泡沫這個構想及其名稱。量子力學早已預測，粒子可能會短暫地憑空出現又消失。惠勒設想的還不只如此：他認為時空本身會被攪動成扭曲形狀的泡沫。惠勒也讓「黑洞」這個名稱廣為人知。

檢驗泡沫

量子泡沫實在太小，無法直接觀測，因此天文學家改為尋找它對光造成的影響。如果時空真的是泡沫狀的，光行進的距離就會出現極微小的抖動。在某些模型中，這些抖動會在數十億光年的距離中累積，直到遙遠天體的影像變得模糊不清。

2015年，佛羅里達理工學院的艾瑞克·珀爾曼帶領團隊，利用類星體對這個構想進行了檢驗。類星體是一種極為明亮的天體，能量來自物質墜入巨大黑洞的過程。NASA的錢卓拉X射線天文台、費米伽瑪射線太空望遠鏡，以及VERITAS望遠鏡陣列，仍然清楚偵測到了這些遙遠的類星體。研究團隊認為，這排除了兩種泡沫模型，其中一種稱為全像泡沫。

不過這個問題並未定案。在2026年的一篇會議論文中，艾瑞克·斯坦布林與2015年那篇論文的作者之一傑克·吳主張，全像泡沫理論其實可能可以解釋某次極明亮伽瑪射線爆測得位置分布的現象。他們認為這是解讀這項數據的一種方式。量子泡沫的效應是否會在長距離上累積，這個問題已經爭論了20多年。

參考資料

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New Constraints on Quantum Gravity from X-ray and Gamma-Ray Observations. Perlman et al., The Astrophysical Journal, 2015.
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BR 0331-1622: NASA Telescopes Set Limits on Space-time Quantum Foam. NASA Chandra X-ray Center, 2015.
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Leading physicist John Wheeler dies at age 96. Princeton University, 2008.
Planck length. NIST CODATA, 2022.
Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Measuring the Universe. International Astronomical Union.

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