統一物理學再添難題：量子引力基礎檢驗研究遭遇挑戰

一項新研究致力于將量子力學與引力納入統一現實框架，卻發現實現這一目標比預想的更為困難。最新發表的研究表明，利用量子糾纏解釋引力的理論面臨更多障礙，若該結論成立，則意味著闡釋引力運作機制及量子物理學能否解釋引力的努力將遭遇更大挑戰。

這場爭論的核心理論可追溯至1957年諾貝爾獎得主理查德·費曼提出的假說：若引力能使兩個大質量物體形成量子糾纏，則引力本身必然具有量子特性。隨著精密測量技術的進步使得相關實驗成為可能，這一構想近年重獲關注。

然而，倫敦大學皇家霍洛威學院的理查德·豪爾與約瑟夫·阿齊茲最新發表的論文對該假設提出了挑戰。他們的計算表明，即便在經典引力理論（愛因斯坦提出的非量子框架）條件下，兩個物體之間也可能產生量子糾纏。

傳統觀點認為，純粹經典引力場無法傳遞量子信息，因其僅依賴局域操作與經典通信（LOCC）。在該框架下，量子糾纏需要超光速信息傳輸，這被認為“違背物理規律”。但豪爾與阿齊茲另辟蹊徑，通過將物質的量子場論與經典引力結合，證明了量子通信仍可能產生。

論文作者解釋道：“雖然糾纏現象可作為引力量子特性的證據，但與先前認知不同的是，這并非確鑿證據，本質上屬于現象學問題 —— 其具體表現取決于實驗參數與設計形式。”

關鍵不在于假想中的引力子傳播子（量子化引力場相關粒子），而在于虛擬物質傳播子（如電子等粒子的量子場描述組成部分）。換言之，表現出的量子行為可能源于物質本身的量子特性，而非引力的量子屬性。

這一微妙差異具有重大意義。多年來物理學家提議通過“桌面實驗”檢驗費曼理論，希望觀測引力誘導的糾纏作為引力量子化的證據。新發現表明此類實驗結果將具有模糊性 —— 既可能源于量子引力，也可能來自經典引力與量子場的相互作用。

研究團隊補充說明：“我們在此論證了局域經典引力理論實際上能夠產生量子通信進而形成糾纏。那些認定經典引力僅通過LOCC運作的論點和定理，本質上是在標準量子力學框架下處理物質問題。但就我們目前認知而言，物質遵循量子場論，當考慮這一因素時，經典引力相互作用自然會導致量子通信。”

盡管這一發現使得探尋量子引力明確實驗特征的道路更為曲折，但并未否定相關實驗的價值。研究團隊指出，根據質量、分離距離和實驗時長等變量差異，經典與量子引力模型會產生不同強度的糾纏現象。通過精確測量這些差異，科學家仍有可能區分兩種理論情境。目前，費曼構想了半個多世紀的實驗依然既引人入勝，又充滿挑戰。

該項研究成果已發表于《自然》期刊。

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