我們周圍的一切，從原子和分子到行星和星系，都受兩種極為成功的物理學理論支配：量子力學和引力大學。量子力學解釋了微觀世界的行為，而愛因斯坦的引力理論則描述了恆星、黑洞的運動以及宇宙的膨脹。然而，儘管這些理論取得了成功，物理學家們仍在尋找一種“量子引力”理論，以將二者統一為對自然的單一描述。
這種理論最受期待的特徵之一便是引力應遵循量子力學定律大學。而難點正在於此：量子力學預言任何物體都可能同時處於多個位置的離域狀態，這一點已在原子甚至小團金屬的實驗中反覆得到驗證。根據愛因斯坦的理論，引力就是時空本身——它可以是彎曲的、平坦的，甚至可以有波在其中傳播，引力波探測器已證實了這一點。因此，許多物理學家認為，一個量子物體周圍的時空也會同時處於多種“狀態”。
來自九州大學、滑鐵盧大學和斯德哥爾摩大學的研究人員在《npj Quantum Information》上發表論文指出，儘管缺乏一個普適的理論框架，我們有時也能知道答案大學。
研究團隊建立了一個新的理論框架，證明許多被描述為“引力的量子疊加”的場景，實際上等價於這樣一種情況：量子粒子處於量子疊加態，但感受到的是普通的引力和時空，並沒有量子引力的特徵大學。
九州大學高等研究院的副教授Joshua Foo（該研究的第一作者）解釋道：“許多研究人員提出了可能揭示引力量子性質的實驗大學。我們發現，其中一些場景可以從兩個同樣有效的視角來觀察。一種解釋將引力描述為處於量子疊加態，而另一種解釋則描述量子粒子在普通引力場中運動。”
研究人員將這一觀點稱為“時空疊加的相對性”大學。就像兩張地圖可以用不同的投影方式描繪同一片風景一樣，研究人員發現，在許多情況下，看似是量子引力的現象，實際上可以在使用經典引力與時空的同時，將其中任何粒子的運動對映到適當的量子態上來描述。
這並不意味著引力是經典的，也不排除量子引力的存在大學。相反，它揭示了在詮釋檢驗引力量子性質的實驗時存在一種重要的模糊性。
斯德哥爾摩大學的Magdalena Zych（該論文的合著者）表示：“我們的工作並不是說此類實驗排除了量子引力大學。相反，它幫助我們識別哪些實驗訊號確實需要引力的量子描述，而哪些可能源於更熟悉的物理學。這種區分對於設計未來的實驗至關重要。”
儘管這項研究涉及高度基礎的問題，但歷史表明，研究自然最深層的規律往往會帶來意想不到的進步大學。GPS導航、雷射器和現代電子學等技術都源於理論量子物理學和愛因斯坦引力理論的發現。
更直接的是，這項工作為研究人員設計實驗提供了路線圖大學。透過識別哪些觀測結果能夠真正區分引力的經典描述與量子描述，該框架縮小了現代科學中最受追捧的理論之一的證據搜尋範圍。
Foo總結道：“理解引力與量子力學如何結合是物理學中最大的挑戰之一大學。在我們檢驗引力的量子本質之前，首先需要知道什麼樣的證據能證明我們已經找到了它。我們的工作有助於釐清這個問題。”
資訊來源大學：九州大學
