科学家认为引力可能是一个量子场

Jackie Appel

Wed, November 13, 2024 at 10:30 PM GMT+8

科学家认为引力可能是一个量子场。koto_feja - Getty Images

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·                            •科学家们已经提出了一项新的测试，有希望帮助揭示量子引力。

·                            •引力是宇宙中唯一不适合我们的当前量子框架中的主要力，推动追求一个物理学大统一理论。

·                            •这个新的测试不会是证明或一个完全理解量子引力，但如果我们能完成它这将是在正确方向中一个大步。

我们知道所有关于宇宙的归结到量子力学的法则。就像一切都能被描述为场（电磁学、强核力和弱核力）和物质一样，我们已经慢慢出自这些基本构建块重建了我们的宇宙的基本理解。

那是除统一的、一块大的物理学粗糙材料霓虹绿砖墙形式的——引力。就我们一直能够来证明的引力不是量子，即便它理论上应该是。世界中最伟大的科学的思维仍然没有一个引力的量子描述，通常只叫“量子引力”。就在现在来描述它的最好方法是通过广义相对论，经典引力和所有我们已知的量子场之间的脱节是人们继续狂热搜索一个物理学的宏大统一理论的原因。我们观望引力和量子场共同工作，如此规则也应该一起工作。.

搜索量子引力的法则一直是一个艰难行进，但科学家们无论如何保持着，因为这将真的改变我们的……嗯……一切的理解。按照最近发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究，一组研究人员关于如何来在量子领域中测试引力的存在有一个想法。

该提议源自不是尝试来证明纯粹的量子引力而是我们可以至少通过表明这种力的测量遵循至少一个量子法则超位反驳纯粹的经典引力的想法。科学家们建议创造一个微小的晶体（我们正在谈的只是纳米大小）并将其置于一个超位状态中——一种量子状态在这种状态下一个物体（通常一个粒子）同时位于两个地方中直到它被测量为止。

现在超位已被用于测试量子引力，但这篇新论文的作者争论这一现象的观测不是足够的。作者写道 “因为量子力学不只被超位原理定义，而且还需要演变的统一性和测量推测，见证纠缠[…]将隐含引力要么被量子力学描述要么被一个遵循超位原理的（未知的）非经典理论描述。要知道引力是否真的是量子，我们需要测试引力的其他量子力学推测” 。

如此他们决定更进一步——但他们仍然打算从超位开始。一旦超位状态已经被诱导两条路径要被遵循。在第一条路径上，来设立一种对照组，测量处于超位状态中的晶体并记录它的最终状态。在第二条路径上，另一个纳米晶体被足够近带入第一个这个混合以至于两个晶体之间应该有一个非常弱的引力

第二个晶体的引力（理论上）应该被超位中的第一晶体感受到。按照《自然》杂志上的一篇研究亮点文章，这种行为“将有效的‘测量’第一个晶体的质量”。然后，研究人员将再次测量第一个晶体并看是否它的最终状态与当它被测量前第二个晶体干预时是不同的——一种被一个叫“量子测量诱导的干扰”的现象造成的效应，这仅在量子效应在起作用发生。

按照《自然》杂志，如果状态事实上不同，这将是“引力确实真的有一个量子性质的第一个证明”。这是复杂的，从未有人做过，这是令人难以置信的前沿，而且（至关重要的是）它不是我们最终希望来解码的量子引力的完整理论。正如作者在论文中所写的那样，“将这一测试添加到[超位的对引力效应的现有测试]将把我们带向一个引力为一个量子实体的更完整证明” 。

但如果它起作用那将是一个很好的下一步。让我们期待成功