你也许会说量子力学为物理学引入了一种混沌：当精确得知某物的位置时 ， 相应地 ， 测得的速度将不准确；反过来 ， 在速度精确可知的情况下位置又是模糊的 。 海森堡很好地总结了这种独特的现象 ， 即著名的“不确定性原理” 。 但所有的这些不确定行为都发生在一个确定的“舞台”上 ， 即空间和时间均确定 。 事实上始终需要有一块可靠的时钟 ， 来记录发生的一切以便物理学家们描述系统变化的机制 。 至少这是目前量子力学方程建立的方式 。
这也是问题的症结所在 。 物理学家要怎样将引力定律合并起来呢？即如何在量子力学定义的亚原子规则中 ， 无需特定的时钟前提 ， 也能很好地吻合牛顿时间框架？
制造一个量子时钟
在美国犹他大学的广义相对论者Karel Kucha教授看来 ， 测量量子时间的关键是借助数学工具设计一种合适的时钟——这也是他几十年来一直在尝试的事情 。 他一直试着寻找一种亚原子版本的牛顿钟 ， 或者说是量子计时器 ， 它可以用来描述由量子引力影响的特殊尺度下的物理现象 ， 比如黑洞内部和奇点 。
Kucha假设的时钟不像日常生活中的时钟那样 ， 远远地“躲”在角落不受周围事物的影响；而是将作为不可或缺的部分 ， 被置于量子引力发生作用的微小、密集的系统中 。 这一内置变量有其局限性：该时钟会随系统的变化而变化——所以为了记录时间 ， 就不得不解决这些耦合问题 。 某种程度上说 ， 这就好比当你每次想要看时间时 ， 都得先拆开腕表并检查其工作状态 。
关于这种特别的时钟 ， 最容易想到的就是简单的“物质钟” 。 Kucha指出 ， “这当然是我们自古以来一直在用的时钟 。 现在我们周围所有的时钟都是由物质组成的 。 ”究其根本 ， 传统的时钟就是选择一套粒子或一种液体材料媒介 ， 再记录其变化 。 不过Kucha借助纸笔 ， 从数学上将物质钟引入量子引力领域 ， 那儿的引力场极强 ， 同时概率性的量子力学效应开始出现 。
不过Kucha表示 ， 当你冒险进入该领域时 ， “物质会变得越来越稠密” 。 它是这种极端环境下 ， 任何可能用作物质钟的材料的致命弱点；这些材料最终都会被碾碎 。 这一点可能从一开始就很明显 ， 但Kucha需要准确得知物质钟被破坏的机理 ， 以便更好地理解这一过程并设计新的数学工具来构造他假想的时钟 。
更有望用作量子时钟的是空间自身的几何特性：当婴儿宇宙膨胀或黑洞形成时 ， 监测时空的曲率变化 。 Kucha猜测这一特性即使在量子引力产生的极端环境中也能探测到 。 膨胀中的宇宙为这一机制提供了最简单的例证 。 将婴儿期的宇宙想象成一个不断膨胀的气球 ， 一开始其表面弯曲得非常厉害 ， 随着气球越来越大 ， 其表面的曲率变得越来越小 。 Kucha解释说：“这一变化着的几何特性使得你能够辨明你所处的瞬间 。 ”换句话说 ， 这种几何特性可以被当作一种时钟使用 。
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