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日期: 2025-08-18 | 來源: 中時新聞網 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
量子力學被譽為人類最成功的科學理論之壹，能解釋從元素周期表到恒星發光的機制，但對於重力，它至今無法給出完整答案。美國加州理工學院理論物理學家祖瑞克（Kathryn Zurek）指出：“量子力學與重力如何結合，是物理學最大的未解難題之壹。”國際權威期刊《自然》8月13日報道，隨著技術革新，科學家開始樂觀認為，能夠在實驗室直接測試重力的本質，解開百年謎題。
愛因斯坦的廣義相對論，是目前公認的重力理論，將重力視為物質使時空彎曲的結果。然而，廣義相對論是“經典理論”，與量子力學的“疊加態”與“不確定性”概念難以融合，因為廣義相對論認為粒子是存在精確時空的事物，並沿著明確定義的軌跡移動。
理論與技術發展，使得實驗成為可能
過去半個世紀，理論物理學家提出弦論、回圈量子重力等模型，試圖量子化重力，但缺乏實驗證據，甚至不確定該找什麼樣的證據。近拾年來，隨著技術進步，部分科學家開始樂觀認為，能夠夠在實驗室直接測試重力的本質，維也納大學實驗物理學家阿斯佩爾邁爾（Markus Aspelmeyer）指出，理論與實驗能力的發展，使這類測試逐漸可行。
其中壹個核心問題是：量子疊加是否會影響重力？例如，壹顆粒子同時存在於兩個位置，是否會讓時空本身進入疊加狀態？另壹顆粒子會同時受到兩種不同的引力吸引，還是只感受到平均值？
解答這個問題的關鍵，在於“糾纏”，若兩個物體僅透過彼此的重力作用就能進入量子糾纏狀態，那麼重力就必然具有量子性。阿斯佩爾邁爾的實驗構想，是將真空中的微小粒子置於不同位置的疊加態，觀察另壹個僅受其引力影響的粒子，是否與之產生糾纏。
不過要讓較大物體進入量子疊加態極為困難，因為在日常尺度下從未觀察到此現象。目前科學家已在由數千個原子組成的分子，以及被雷射懸浮的微米級玻璃球上，實現部分量子行為。但要讓物體既能展現量子特性，又有足夠質量產生可測的引力，需要至少22微克（µg ）的質量，也就是0.000022公克這在現階段仍難達成。
另壹個由倫敦大學學院理論物理學家波斯（Sougato Bose）提出的計劃，是讓兩顆微小鑽石同時沿兩條平行路徑自由落體，借由它們在不同距離下的引力差異，檢驗是否出現糾纏。不過，他坦言每個步驟都極具挑戰，可能需數拾年才有望完成。
隨著技術革新，科學家認為已經能夠在實驗室直接測試重力的本質，解開百年謎題。（示意圖：shutterstock／達志）- 新聞來源於其它媒體，內容不代表本站立場！
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