費曼實驗的新解讀:糾纏現象可能源自經典重力

编辑者: Irena I

現代物理學的核心挑戰之一,始終是將重力相互作用與量子力學成功整合。在四種基本作用力中,已有三種順利納入量子框架,唯獨重力至今仍難以捉摸,未能實現統一。在這樣的背景下,理查德·費曼(Richard Feynman)於1957年提出了一個關鍵設想:透過觀察兩個大質量物體是否發生量子糾纏,來檢驗重力是否具有量子本質。這個實驗構想長久以來被視為解開重力量子化謎團的潛在鑰匙。

然而,一項於2025年10月發表在權威期刊《自然》(Nature)上的最新研究,為這一觀點帶來了重大的修正。研究人員針對理論實驗室裝置進行了精確計算,得出的結論令人驚訝:過去被認為是量子重力明確標誌的「糾纏」,即使在純粹的經典重力作用下,只要將其與量子場論結合考量,同樣有可能發生。這項發現意味著,在類似費曼所提議的實驗中,單純偵測到糾纏現象,並不能作為量子引力子確實存在的確鑿證據。

該論文的作者指出,當對物質進行更精確的描述時,經典重力模型本身就能夠產生量子通訊,進而導致糾纏的產生。這使得研究焦點從簡單的「究竟是量子還是經典?」的二元對立,轉向對實驗參數進行更細緻入微的分析。以往的假設是,經典重力不應產生糾纏,否則將違反定域性原理(principle of locality)。但新的計算結果揭示,這種效應的根源可能在於虛擬物質載體(virtual carriers),而非假想中的引力子。

因此,這項科學任務的複雜性顯著提高了。現在,物理學家必須設計出能夠區分由經典機制所產生的糾纏程度,與真正源自重力量子本質的糾纏程度的方法。科學家們認為,兩者之間的差異,或許將體現在可觀察效應的尺度或強度上。這項由《自然》雜誌發表的理論新突破,為我們劃定了一個新的理論邊界,呼籲研究者在解釋實驗數據時,必須採取更為審慎和負責的態度,同時也強調了看似不相關的物理學領域之間,其實存在著密不可分的聯繫。

來源

  • Phys.org

  • Phys.org

  • Big Think

  • Scientific American

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