โฟมควอนตัม (หรือที่รู้จักกันในชื่อโฟมกาลอวกาศหรือฟองกาลอวกาศ ) คือความผันผวนเชิงควอนตัมของกาลอวกาศในระดับเล็กมากอันเนื่องมาจากกลศาสตร์ควอนตัมทฤษฎีนี้ทำนายว่าในระดับเล็กเช่นนี้ อนุภาคของสสารและปฏิสสารจะถูกสร้างขึ้นและถูกทำลายอย่างต่อเนื่อง วัตถุขนาดเล็กระดับอะตอมเหล่านี้เรียกว่าอนุภาคเสมือน [ ^{1 ] แนวคิด}นี้คิดค้นโดยจอห์น วีลเลอร์ในปี 1955 ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ด้วยทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม ที่ไม่สมบูรณ์ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแน่ใจว่ากาลอวกาศมีลักษณะอย่างไรในระดับเล็กๆ อย่างไรก็ตาม ไม่มีเหตุผลที่แน่ชัดว่ากาลอวกาศจะต้องราบเรียบโดยพื้นฐาน เป็นไปได้ว่าในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม กาลอวกาศอาจประกอบด้วยบริเวณเล็กๆ ที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ซึ่งกาลอวกาศไม่แน่นอน แต่ผันผวนในลักษณะคล้ายฟอง^{[ 4 ]}

จอห์น วีลเลอร์เสนอว่าหลักการความไม่แน่นอนอาจบ่งชี้ว่าในระยะทางที่เล็กพอและช่วงเวลาสั้นๆ เพียงพอ "เรขาคณิตของกาลอวกาศเองก็ผันผวน" ^{[ 5 ]}ความผันผวนเหล่านี้อาจมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากกาลอวกาศที่ราบเรียบซึ่งมองเห็นได้ในระดับมหภาค ทำให้กาลอวกาศมีลักษณะ "เป็นฟอง"

หลักฐานเชิงทดลองของปรากฏการณ์แคสิเมียร์ซึ่งอาจเกิดจากอนุภาคเสมือนเป็นหลักฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการมีอยู่ของอนุภาคเสมือนการทดลอง g-2ซึ่งทำนายความแรงของแม่เหล็กที่เกิดจากมิวออนและอิเล็กตรอนก็สนับสนุนการมีอยู่ของอนุภาคเสมือนเช่นกัน^{[ 1 ]}

ในปี 2548 ระหว่างการสังเกตการณ์โฟตอนรังสีแกมมา ที่มาจากบลาซาร์Markarian 501กล้อง โทรทัศน์ MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov)ตรวจพบว่าโฟตอนบางส่วนที่มีระดับพลังงาน ต่างกัน มาถึงในเวลาที่ต่างกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าโฟตอนบางส่วนเคลื่อนที่ช้ากว่าและขัดแย้งกับแนวคิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ที่ว่า ความเร็วแสงคงที่ ซึ่งความคลาดเคลื่อนนี้สามารถอธิบายได้ด้วยความไม่สม่ำเสมอของโฟมควอนตัม^{[ 6 ]}อย่างไรก็ตาม การทดลองในภายหลังไม่สามารถยืนยันความแปรผันของความเร็วแสงที่สันนิษฐานไว้เนื่องจากความหยาบของอวกาศได้^{[ 7 ] [ 8 ]}

การทดลองอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการโพลาไรซ์ของแสงจากการระเบิดรังสีแกมมา ที่อยู่ไกลออกไป ก็ให้ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันเช่นกัน^{[ 9 ]}การทดลองบนโลกยังคงดำเนินอยู่^{[ 10 ]}หรือมีการเสนอไว้^{[ 11 ]}

ความผันผวนที่เป็นลักษณะเฉพาะของโฟมกาลอวกาศคาดว่าจะเกิดขึ้นในระดับความยาวประมาณความยาวพลังค์ (≈ 10 ⁻³⁵  ม.) ^{[ 12 ]} แต่แบบจำลอง แรงโน้มถ่วงควอนตัมบางแบบทำนายความผันผวนที่ใหญ่กว่ามาก

โฟตอนควรจะช้าลงด้วยโฟมควอนตัม โดยอัตราจะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของโฟตอน ซึ่งจะละเมิดความไม่แปรเปลี่ยนของลอเร นซ์ แต่การสังเกตการณ์การแผ่รังสีจากควาซาร์ ใกล้เคียง โดยฟลอยด์ สเต็กเกอร์ จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา ไม่พบหลักฐานการละเมิดความไม่แปรเปลี่ยนของลอเรนซ์^{[ 13 ]}

กาลอวกาศที่เป็นฟองยังกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับความแม่นยำในการวัดระยะทาง เนื่องจากโฟตอนควรจะกระจายตัวอย่างสุ่มผ่านกาลอวกาศที่เป็นฟอง คล้ายกับการกระจายแสงเมื่อผ่านหมอก ซึ่งน่าจะทำให้คุณภาพของภาพของวัตถุที่อยู่ไกลมากที่สังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์ลดลง การสังเกตการณ์รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาของควาซาร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา ของนาซา กล้องโทรทรรศน์ อวกาศรังสีแกมมาเฟอร์มิและการสังเกตการณ์รังสีแกมมาจากภาคพื้นดินจากกล้องโทรทรรศน์รังสีพลังงานสูงมาก (VERITAS) แสดงให้เห็นว่าไม่มีการเสื่อมสภาพที่ตรวจพบได้ในระยะทางที่ไกลที่สุดที่สังเกตได้ ซึ่งหมายความว่ากาลอวกาศ ^{นั้นเรียบอย่างน้อยจนถึงระยะทางที่เล็กกว่านิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนถึง 1,000 เท่า [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}ซึ่ง^{เป็นการกำหนดขอบเขตของขนาดของความผันผวนควอนตัม}ของกาล ^{อวกาศ}

ความผันผวนของสุญญากาศทำให้สุญญากาศมีพลังงานที่ไม่เป็นศูนย์ซึ่งเรียกว่าพลังงานสุญญากาศ^{[ 19 ]}

ทฤษฎี โฟมสปินเป็นความพยายามสมัยใหม่ที่จะทำให้แนวคิดของวีลเลอร์สามารถวัดผลได้ในเชิงปริมาณ