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導 讀與電磁場的引力效應相比，引力場的量子效應可以說是極小。本質上，引力的耦合常數要比精細結構常數小43個數量級。因此，graviton（引力子）實際上是觀測不到的。但是，有可能通過間接的方式來觀測引力的量子效應。
近期發表在PRL上的兩篇論文給出了兩種相近的方案建議，其一來自倫敦大學學院的Sougato Bose及其同事，其一來自牛津大學的Chiara Marletto和Vlatko Vedral。
文末附有原文連結。
相對論與量子力學是近代物理學的兩大支柱。這兩大理論的提出圓滿解釋了19世紀末、20世紀初的兩朵烏云：「麥可遜-莫雷實驗」和「黑體輻射」。
1905年愛因斯坦在德國《物理學年鑑》上發表了四篇劃時代的論文，首次提出了相對時空觀，相對論問世。這一年被稱為「愛因斯坦奇蹟年」。1877年玻爾茲曼提出物理系統的能級可以是離散的，1900年普朗克提出電磁能只能以量子化的方式來釋放，同時，愛因斯坦受到啟發，提出了光量子的概念，圓滿解釋了光電效應。隨後，在20世紀上半葉，許多科學家一起，奠立了量子力學。這些著名科學家包括普朗克，玻爾，海森堡，德布羅意，康普頓，愛因斯坦，薛丁格，波恩，馮·諾伊曼，狄拉克，費米，泡利，勞厄，戴森，玻色，索末菲等等。
經典場論、狹義相對論以及量子力學隨後在量子場論的框架下統一起來，廣泛地應用於粒子物理和凝聚態物理。歷史上量子場論曾被認為是真正的基礎理論，但長久以來它一直未能實現對廣義相對論的量子化。人類已知的四種基本相互作用中，除去引力，強相互作用、電磁相互作用和弱相互作用都已找到了適合滿足特定對稱性的量子場論來描述，即量子色動力學、量子電動力學和費米點作用理論。弱作用和電磁相互作用更在形式上實現了統一，即量子規範理論。
Theory of Everything （萬有理論）是假定存在的具有總括性、一致性的物理理論框架，能夠解釋宇宙的所有奧秘。廣義相對論和量子場論的總和，可以說是最接近想像中的萬有理論。String Theory（弦論）和Loop Quantum Gravity（圈量子引力）是目前被認為最有可能成功的萬有理論。得到萬有理論的理論路徑通常認為可以通過逐級統合來獲得：
其中，現在Grand Unified Theories （GUT，大統一理論）的標準模型和所有曾經提出過的各種GUT都屬於量子場論，需要重整化群技術來得到合理的結果，這就意味著量子場論只是一個非常好的低能量下的近似，即量子場論是某個更基本理論的一個有效場理論。
廣義相對論和量子場論的矛盾在於，在它們各自的領域裡做出的理論預測都通過了極端精確的實驗驗證，但是二者並不兼容，不會同時正確。通常情況下由於兩者應用的領域差別很大，所以只要用其中一種理論就夠了。但是在空時尺度極小並且質量極大的各種情況下，比如黑洞以及大爆炸之後的宇宙初始階段，廣義相對論和量子力學的不兼容便成了一個顯著的問題。
量子引力理論試圖通過量子力學原理來描述引力。嚴格來講，量子引力理論的目標只是描述引力場的量子行為，不應與整合所有基本相互作用為一個數學框架的目標相混淆。但是對引力的理解的任何進展都將有助於最終獲得一個一統的理論，量子引力這個領域本身也會有各種分支和獲得一統理論的不同的方式。
量子引力理論的數學描述已經有了一定的進展，但是過去所建議的觀測引力量子效應的實驗方法，沒有一個是目前可行的。與電磁場的引力效應相比，引力場的量子效應可以說是極小。本質上，引力的耦合常數要比精細結構常數小43個數量級。因此，graviton（引力子）實際上是觀測不到的。但是，有可能通過間接的方式來觀測引力的量子效應。近期發表在PRL上的兩篇論文給出了兩種相近的方案建議，其一來自倫敦大學學院的Sougato Bose及其同事，其一來自牛津大學的Chiara Marletto和Vlatko Vedral。在他們的理想實驗中，兩個質點只通過引力發生相互作用，如果這兩個質點間產生量子糾纏，也就是說這兩個質點處在量子疊加態上，那麼產生這一量子效應的原因只能是引力。具體的方法是，把兩個質點各自放在相鄰的兩個相同的幹涉儀中，如果引力是量子層次的，那麼這兩個質點在離開各自的幹涉儀之前將已經變成量子糾纏。
G. W. Morley/University of Warwick and APS/Alan Stonebraker
兩個團隊給出的方案雖然相近但是略有差別。Marletto和Vedral給出的是一個一般性的證明，即，一個系統如果能夠使兩個量子系統產生量子糾纏，那麼這個系統本身一定是量子的。Bose的團隊則討論了一個具體實驗的細節：用兩個自旋態來產生質點的空間疊加態。
不論是Marletto和Vedral的理想實驗還是Bose的理想實驗，技術上都充滿各種挑戰，實現這些實驗需要產生並維持相對論級別的質點的量子疊加態，同時需要減少或排除引力之外的相互作用。但是，量子引力的實驗觀測一旦獲得實現，必將為物理學帶來巨大突破，並有可能使人類獲得統一了所有基本相互作用的終極理論，對宇宙產生全新的理解。
點擊連結，可查看原文：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.240401
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.240402
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