物理学界的老大难问题，居然有了新的突破口。

这一次，不是来自玄之又玄的弦论，也不是高深莫测的量子引力方程，而是一个实验方案。一个能够在可预见的未来真正执行的实验。

主角是哈佛和MIT的研究团队。他们没有去构建完整的量子引力理论，也没有痴迷于捕捉单个引力子，而是另辟蹊径，从“可测量的随机涨落”入手，尝试用实验直接判断：引力到底是经典的，还是量子的？

这很关键。

因为目前的物理体系，四大基本相互作用里，只有引力还没能量子化。电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用，全都已经成功融入量子理论，只有广义相对论的引力场，还是经典的。这就像三个孩子进了大学，只有老四还在念小学。

所以，量子引力是物理学的终极难题之一。但几十年来，无论是量子场论还是广义相对论，这两大支柱理论都找不到让引力量子化的道路。我们对量子引力的了解，依然停留在“几乎一无所知”阶段。

但实验不需要完整的理论。它只需要一个可验证的假设，一个可以观测的现象。MIT团队想到了一种方法：看引力会不会导致量子纠缠。

纠缠，还是不纠缠？

• 一个可以用来确定引力是经典的还是量子的实验说明。两个量子质量悬浮在彼此之间一定距离的地方，并通过引力相互作用

思路很简单。如果引力是量子的，它应该可以像光子、电子一样，通过某种机制导致远距离的量子纠缠。但如果引力是经典的，那它无法引发纠缠。

量子世界的规则非常奇怪，但它有个底线：经典物理不能制造出纯粹的量子效应。所以，如果引力能够导致纠缠，那就说明它一定是量子的。

这已经不是物理学界第一次尝试用纠缠来判断引力的量子性了。过去几年里，有很多类似的理论方案，但它们的问题在于：实验要求太苛刻了。

之前的方案，大多需要让巨大的物体进入“量子叠加态”——比如把一块微米级别的金属片同时放在两个位置上，让它自己跟自己发生引力作用。听上去就很魔幻，也确实非常难以实现。

MIT团队的突破在于，他们放弃了“量子叠加态”的思路，转而考虑一个更“温和”的实验设计：如果引力是经典的，它应该产生一种特殊的随机涨落。这种涨落会在两颗量子振荡子之间形成一种可测量的特征相移。

数学上的突破

他们推导了一套完整的数学框架，研究了经典引力和量子物质之间的相互作用。

核心方程是一个量子-经典主方程（master equation），描述的是量子物质如何在经典引力场中演化。关键参数是ε：如果ε=0，那就意味着引力是量子的；如果ε≠0，那就意味着引力是经典的。

这给出了一个清晰的判断标准。不需要测量引力子，不需要创建量子叠加态，只要测量两个量子振荡子的相互作用，看看它们的相移是否符合经典引力的随机涨落模型，就能得出结论。

可行性的问题

这个实验最重要的一点，是它的可行性比之前的所有方案都要高。它需要的是两个高度相干的量子振荡子，而不是巨大的物体进入叠加态。这种系统的构造，目前的量子光学和量子信息技术已经接近能做到。

它的核心测量手段，是精确测量两个振荡子的交叉相关谱，寻找那个关键的180度相移。这类测量，现代量子实验室已经积累了丰富的经验。

当然，实验依然需要非常强的隔离技术，需要把噪声降到极限，需要极其精准的测量。但比起之前的方案，这个实验的技术要求已经下降了至少一个量级。

也就是说，这个实验，真的可以做了。

成功的可能性

如果实验做出来了，发现ε=0，那么量子引力的方向就彻底锁定了。所有坚持“引力是经典的”物理学家，可以回家休息了。

但如果实验发现ε≠0，那麻烦就大了。因为整个物理学界基本默认“引力应该是量子的”，只是目前还没找到方法。但如果实验数据直接告诉我们：不，引力是经典的。

那量子引力研究的几代努力，就要被彻底推翻了。爱因斯坦的广义相对论，也将迎来一场从未有过的危机。我们甚至可能要推翻量子力学的一些最基本假设。这可能是物理学有史以来最重磅的实验之一。

它不像大型强子对撞机（LHC）那样烧钱，也不像引力波探测器那样需要几十年的积累。它是一个有明确理论基础、可以在短期内实施的实验。如果实验成功，物理学界就要迎来一次真正的范式转变。

要么，我们第一次直接证明引力是量子的。要么，我们发现自己对世界的理解，可能一直是错的。

来自：老胡科学