Объединение гравитации и квантовой теории остаётся важной задачей современной физики. Несмотря на успехи в объединении всех остальных фундаментальных взаимодействий (электромагнитного, сильного и слабого) с квантовой механикой и многочисленные попытки объяснить «квантовую гравитацию», учёные всё ещё далеки от решения. Тем не менее некоторые считают, что мы приближаемся к пониманию того, можно ли объединить эти две теории или они действительно несовместимы.
Одним из основных претендентов на доказательство или опровержение квантовой природы гравитации является предложенный Ричардом Фейнманом эксперимент по проверке возможности запутывания двух массивных объектов гравитацией. Теоретически такое запутывание указывало бы на квантовое поведение. Хотя в 1957 году, когда Фейнман выдвинул эту идею, провести такой эксперимент было невозможно, новые научные достижения приближают его к реальности.
Однако новое исследование, опубликованное в Nature, утверждает, что всё немного сложнее. Авторы исследования пришли к выводу, что запутывание не обязательно является доказательством квантовой гравитации — и что классическая гравитация в некоторых случаях также может генерировать это запутывание.
«Хотя запутывание может быть использовано для доказательства квантовой природы гравитации, вопреки ранее считавшемуся, это не однозначно и является, по сути, феноменологической проблемой: это зависит от параметров и формы эксперимента», — объясняют авторы исследования.
Команда говорит, что ключевым является использование квантовой теории поля. Согласно нынешним представлениям, классическая гравитация может включать только локальные операции и обмен классической информацией (LOCC), что означает, что она не должна создавать запутывание, поскольку это было бы «нефизично» и требовало бы передачи информации быстрее скорости света. Но когда команда объединила квантовую теорию поля для материи с классической гравитацией, они обнаружили не это.
«Здесь мы показываем, что локальные классические теории гравитации могут, на самом деле, генерировать квантовую связь и, таким образом, запутывание. Аргументы и теоремы для классической гравитации, действующей только как LOCC, неявно рассматривают материю в рамках стандартной квантовой механики. Однако, насколько нам известно, материя подчиняется квантовой теории поля (QFT), и, когда это учитывается, мы показываем, что классическое гравитационное взаимодействие естественным образом приводит к квантовой связи», — пишут они.
Команда объясняет, что эта квантовая связь возникает из-за виртуальных пропагаторов материи, а не из-за предполагаемых виртуальных пропагаторов гравитона. Они утверждают, что предыдущие теоремы придерживались слишком ограничительного взгляда на то, из чего состоит гравитационное взаимодействие. Они говорят, что, хотя квантовая гравитация включает только виртуальные пропагаторы гравитона, квантовая теория поля также включает виртуальные пропагаторы материи.
Согласно их расчётам, оба могут привести к запутыванию. Таким образом, запутывание в экспериментах, подобных эксперименту Фейнмана, не является однозначным доказательством квантовой гравитации.
К счастью, эксперимент Фейнмана всё ещё полезен. Хотя и классическая гравитация, и квантовая гравитация, по-видимому, создают запутывание, они делают это с разной силой. Сила зависит от параметров, таких как масса и продолжительность эксперимента, и можно всё ещё определить, был ли эффект квантовым или классическим. Тем не менее результаты этого исследования могут усложнить работу по крайней мере нескольких физиков.
© 2025 Science X Network
More from Other Physics Topics
published in Nature, claims that it’s a little more complicated than this. The researchers involved in the study determined, through their calculations, that entanglement is not necessarily evidence of quantum gravity—and that classical gravity can generate this entanglement in some cases too.»,»\»Although entanglement can be used to provide evidence for the quantum nature of gravity, contrary to that considered previously, this is not unambiguous and is, instead, fundamentally a phenomenological issue: it depends on the parameters and form of the experiment,\» the study authors explain.»,»The team says that the key is using quantum field theory. The current view is that classical gravity can involve only local operations and exchanges of classical information (LOCC), meaning that it should not produce entanglement, because that would be \»unphysical\» and require information to travel faster than the speed of light. But, when the team combined quantum field theory for matter with classical gravity, this is not what they found.»,»\»Here we show that local classical theories of gravity can, in fact, generate quantum communication and, thus, entanglement. The arguments and theorems for classical gravity operating only as LOCC implicitly treat matter in standard quantum mechanics. However, to the best of our knowledge, matter obeys quantum field theory (QFT), and when this is taken into account, we show that a classical gravity interaction naturally gives rise to quantum communication,\» they write.»,»The team explains that this quantum communication arises from virtual matter propagators, instead of the assumed virtual graviton propagators. They claim that prior theorems took too restrictive a view on what the gravitational interaction consists of. They say that, while quantum gravity involves only virtual graviton propagators, quantum field theory also involves virtual matter propagators.»,»According to their calculations, both can lead to entanglement. And so, entanglement in experiments, like Feynman’s, is not unambiguous evidence for quantum gravity.»,»Luckily, Feynman’s experiment is still useful. Although both classical gravity and quantum gravity appear to produce entanglement, they do so at different strengths. The strength depends on parameters, like mass and the duration of the experiment, and whether the effect was quantum or classical may still be discernible. Still, the findings in this study might have complicated the lifework of at least a few physicists.»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t © 2025 Science X Network\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t «,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Other Physics Topics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник