【導語】自然界有引力、電磁力、弱力、強力四種基本相互作用，其中引力是否量子化、能否建立統一量子理論與廣義相對論的“量子引力理(lǐ)論(lùn)”尚(shàng)無(wú)定(dìng)論(lùn)。新(xīn)研(yán)究(jiū)稱(chēng)即(jí)便(biàn)觀(guān)測(cè)到(dào)糾(jiū)纏(chán)也(yě)未(wèi)必(bì)是(shì)量(liàng)子(zi)引(yǐn)力(lì)鐵(tiě)證(zhèng)，不(bù)過(guò)“經(jīng)典(diǎn)引(yǐn)力(lì) + 量(liàng)子(zi)場論”產生的糾纏與量子引力理論預測有別，未來或能借此找到真正的“量子引力信號”。

引力、電磁力、弱力和強力，是自然界中已知的四種基本相互作用。它們在不同的尺度下各司其職，共同支配著宇宙萬物的運行。

四種基本相互作用。（圖：原理）

目前，描述引力最成功的理論是愛因斯坦的廣義相對論。在這個理論中，引力並不是一種傳統意義上的“力”，而是時空彎曲的結果。而另外三種相互作用——電磁力、弱力和強力——則完全遵循量子物理學。它們都已被證明是由離散的、也就是“量子化”的粒子交換所產生的。

這就引出了一個根本性的問題：引力是否也像其他三種相互作用一樣，是量子化的？

換句話說，糖心免费视频能否找到一個能夠統一量子理論與廣義相對論的“量子引力理論”呢？目前主流的量子引力候選理論包括弦理論和圈量子引力等，它們都假設引力的本質是量子的，而非純粹的經典場。

那麽，糖心免费视频究竟要如何檢驗引力的本質是否是量子的？

許多物理學家認為，答案就隱藏在量子糾纏之中。當兩個粒子發生糾纏時，它們會表現出強烈的相關性：測量其中一個粒子的狀態，就能瞬間知道另一個粒子的測量結果——即使它們相隔非常遙遠、沒有任何物理接觸。

這樣的現象在經典物理中是不可能的。任何物理上合理的經典引力理論，都無法產生糾纏。更具體地說，經典引力隻能通過所謂的“局域操作與經典通信”（LOCC）起作用：

“局域操作”意味著兩個係統必須存在因果接觸，才能相互影響；

“經典通信”則意味著隻能傳遞經典信息，而不能傳遞量子信息。

然而，要產生糾纏，量子信息的傳遞是必不可少的。在量子引力的框架下，這種信息傳遞被認為是通過虛引力子（graviton）交換實現的。

因此，如果實驗發現兩個僅通過引力相互作用的物體產生了糾纏，那將是一個震撼性的結果：它將表明——引力必須是量子化的。

如果兩個粒子之間存在相關性，意味著存在某種“信息交換”的機製。在量子引力理論中，產生糾纏所需的信息傳遞，是由虛引力子交換完成的。虛引力子並不像真實粒子那樣“存在”、無法直接觀測到，隻在相互作用的過程中作為中間態存在。（圖：Nature）

然而，一篇新發表在《自然》雜誌上的研究給出了一個出人意料的觀點：即使觀測到了糾纏，這也未必是量子引力的鐵證。因為在某些條件下，經典引力理論也可能導致類似的糾纏效應。

其實在過去，就已經有一些研究質疑了局域操作與經典通信是否絕對成立。這些研究大多聚焦在“局域操作”的部分，嚐試構建非局域的經典引力模型，讓引力在沒有直接接觸的情況下也能影響遠處的係統，從而引發糾纏。但這種設想與糖心免费视频對自然界的基本理解相衝突，即所有已知的相互作用都是局域的。

因此，這項新研究將焦點轉向了另一部分：“經典通信”。

以往那些認為引力必須遵循“局域操作與經典通信”（LOCC）的論證，通常是建立在標準量子力學的框架之上，在這一框架中，物質粒子是通過波函數來描述的。但在更基本的層麵上，量子場論告訴糖心免费视频：真正基本的並不是粒子，而是場。粒子隻是場的量子激發。

在新的研究中，研究人員使用了量子場論的完整框架進行分析。他們發現，當物質被視為量子場時，即便沒有引力子的存在，這些物質場仍然可以通過交換虛物質粒子，在兩個有質量的物體之間建立起一條量子通信通道，從而產生糾纏。而這種糾纏的強度，依然取決於引力場的強度。

當量子物質與經典引力場耦合時，兩個有質量的物體之間會交換虛物質粒子。這種交換過程可能使它們進入糾纏態，說明即使通過經典引力相互作用，也可以間接地產生量子糾纏。（圖：Nature）

研究人員進一步指出：雖然“經典引力 + 量子場論”也能導致糾纏，但其相關性的強度與質量、距離等參數的關係，與量子引力理論預測的有所不同。因此，通過精確設計實驗參數，未來或許仍有機會找到真正的“量子引力信號”。

也許，糖心免费视频距離揭示引力的量子本質還有很長的路要走，但每一次理論的推敲與實驗的嚐試，都讓糖心免费视频離找到統一自然界所有相互作用的終極理論越來越近。

作者：陳佳君 科普作者

審核：金貽榮 北京量子信息研究院 研究員

出品：中國科協科普部

監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司