揭示量子纠缠背后的秘密：引力是否隐藏量子现象之谜？

在现代物理学中，统一引力和量子理论仍然是一个重要目标。尽管在将其他所有基本相互作用（如电磁力、强力和弱力）与量子力学统一方面取得了成功，并且有许多尝试去解释‘量子引力’，但科学家们仍然未能取得突破。不过，有些人认为我们离确定这两种理论是否能结合，或者它们是否真的不兼容，越来越近了。

一个主要的实验竞争者是理查德·费曼提出的实验，旨在验证引力是否能够使两个大质量物体纠缠。理论上，这种纠缠将表明量子行为。虽然在1957年费曼提出这个想法时，这个实验实际上是不可行的，但新的科学进展正在使其变得越来越可行。

然而，一项新的研究，发表在《自然》上，声称事情比这复杂得多。参与该研究的研究人员通过计算确定，纠缠并不一定能作为量子引力的证据——在某些情况下，经典引力也能产生这种纠缠。

“虽然纠缠可以用来证明引力的量子性质，但这与之前的看法相反，并不是那么明确，而是一个根本的现象学问题：这取决于实验的参数和形式，”研究的作者们这样解释。

团队表示，关键在于使用量子场论。目前的观点是，经典引力只能涉及局部操作和经典信息的交换（LOCC），这意味着它不应该产生纠缠，因为那被认为是“非物理的”，并要求信息以超过光速的速度传播。但是，当团队将量子场论应用于物质并与经典引力结合时，他们的发现却与此不同。

我们在这里展示，局部经典引力理论实际上能够产生量子通信，进而导致纠缠。关于经典引力仅作为LOCC运作的论点和定理，隐含地将物质视为遵循标准量子力学。然而，据我们所知，物质遵循量子场论（QFT），考虑到这一点后，我们展示了经典引力的相互作用自然会产生量子通信，”他们这样写道。

团队解释说，这种量子通信现象源于虚拟物质传播子，而不是我们假设的虚拟引力子传播子。他们声称，之前的定理对引力相互作用的理解过于狭隘。他们表示，虽然量子引力只涉及虚拟引力子传播子，但量子场论还包括虚拟物质传播子。

根据他们的计算，这两者都可能导致纠缠。因此，像费曼实验中观察到的纠缠，并不能算是量子引力的明确证据。

幸运的是，费曼的实验仍然是有用的。尽管经典引力和量子引力似乎都能产生量子纠缠，但它们的强度不同。强度取决于一些参数，比如质量和实验的持续时间，同时效果是量子还是经典也可能仍然可辨别。不过，这项研究的发现可能让一些物理学家的研究成果变得复杂。

本文由我们的作者 克里斯塔尔·卡萨尔 撰写，加比·克拉克 编辑，罗伯特·伊根 进行事实核查和审阅——这篇文章是经过仔细人工编辑的结果。我们依靠像您这样的读者来支持独立的科学新闻报道。如果您觉得这篇报道对您有帮助，请考虑支持我们（特别是每月捐赠）。

更多信息，请参阅： 约瑟夫·阿齐兹等人，经典引力理论导致纠缠，《自然》 (2025)。 DOI: 10.1038/s41586-025-09595-7