۲۵ اکتبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: کریستوفر مک‌فادن-برداشت هنرمند از درهم‌تنیدگی
مطالعه جدیدی منتشر شده است که این استدلال را که گرانش را می‌توان با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی توضیح داد، پیچیده‌تر می‌کند. اگر این موضوع درست باشد، می‌تواند تلاش‌ها برای توضیح چگونگی عملکرد گرانش و اینکه آیا فیزیک کوانتومی می‌تواند آن را توضیح دهد یا خیر، پیچیده‌تر کند.مفهومی که در مرکز این بحث قرار دارد به پیشنهاد ریچارد فاینمن، برنده جایزه نوبل، در سال ۱۹۵۷ برمی‌گردد که پیشنهاد کرد اگر گرانش می‌تواند باعث درهم‌تنیدگی کوانتومی دو جسم عظیم شود، پس خود گرانش باید ماهیت کوانتومی داشته باشد. این ایده اخیراً با پیشرفت در اندازه‌گیری دقیق که چنین آزمایش‌هایی را به صورت تجربی امکان‌پذیر می‌کند، مورد توجه قرار گرفته است.
با این حال، مقاله اخیر ریچارد هاول و جوزف عزیز از دانشگاه رویال هالووی لندن، این فرض را به چالش می‌کشد. محاسبات آنها نشان می‌دهد که حتی گرانش کلاسیک (چارچوب غیر کوانتومی معرفی شده توسط آلبرت انیشتین) می‌تواند تحت شرایط خاصی، درهم‌تنیدگی بین دو جسم ایجاد کند.
به طور سنتی، فیزیکدانان معتقد بودند که یک میدان گرانشی کاملاً کلاسیک نمی‌تواند اطلاعات کوانتومی را منتقل کند زیرا فقط به عملیات محلی و ارتباط کلاسیک (LOCC) متکی است.
تحت آن چارچوب، درهم‌تنیدگی نیاز به انتقال اطلاعات سریع‌تر از نور دارد که “غیرفیزیکی” تلقی می‌شود. با این حال، هاول و آزیز رویکرد متفاوتی اتخاذ کردند. با ترکیب نظریه میدان کوانتومی (QFT) برای ماده با گرانش کلاسیک، نشان دادند که ارتباط کوانتومی هنوز هم می‌تواند پدیدار شود. نویسندگان توضیح دادند: «اگرچه می‌توان از درهم‌تنیدگی برای ارائه شواهدی برای ماهیت کوانتومی گرانش استفاده کرد، برخلاف آنچه قبلاً در نظر گرفته شده بود، اما این موضوع کاملاً واضح نیست و اساساً یک مسئله پدیدارشناختی است: این موضوع به پارامترها و شکل آزمایش بستگی دارد.»
کلید حل مسئله نه در انتشاردهنده‌های فرضی گراویتون (ذرات مرتبط با یک میدان گرانشی کوانتیزه) بلکه در انتشاردهنده‌های ماده مجازی است که بخشی از توصیف میدان کوانتومی ذراتی مانند الکترون‌ها هستند. به عبارت دیگر، رفتار کوانتومی ظاهری ممکن است از ماهیت کوانتومی خود ماده ناشی شود تا از کوانتومی بودن گرانش.
این تغییر ظریف پیامدهای بزرگی دارد. سال‌هاست که فیزیکدانان «آزمایش‌های رومیزی» را برای آزمایش ایده فاینمن پیشنهاد کرده‌اند، به این امید که درهم‌تنیدگی ناشی از گرانش را به عنوان اثباتی بر کوانتیزه بودن گرانش مشاهده کنند.
یافته‌های جدید نشان می‌دهد که چنین نتایجی مبهم خواهند بود، به این معنی که می‌توانند از گرانش کوانتومی یا از برهمکنش گرانش کلاسیک با میدان‌های کوانتومی ناشی شوند. کار بیشتری لازم است.
نویسندگان افزودند: «در اینجا نشان می‌دهیم که نظریه‌های گرانش کلاسیک محلی می‌توانند در واقع، ارتباط کوانتومی و در نتیجه درهم‌تنیدگی ایجاد کنند. استدلال‌ها و قضایای گرانش کلاسیک که فقط به عنوان LOCC عمل می‌کنند، به طور ضمنی ماده را در مکانیک کوانتومی استاندارد در نظر می‌گیرند.»
آنها توضیح دادند: «با این حال، تا آنجا که ما می‌دانیم، ماده از نظریه میدان کوانتومی (QFT) پیروی می‌کند و وقتی این موضوع در نظر گرفته شود، نشان می‌دهیم که یک برهمکنش گرانش کلاسیک به طور طبیعی باعث ایجاد ارتباط کوانتومی می‌شود.»
در حالی که این ممکن است تلاش برای یافتن یک امضای تجربی واضح از گرانش کوانتومی را پیچیده کند، چنین آزمایش‌هایی را بی‌فایده نمی‌کند. به گفته تیم تحقیقاتی، هر دو مدل گرانش کلاسیک و کوانتومی، بسته به متغیرهایی مانند جرم، فاصله جدایی و مدت زمان آزمایش، درهم‌تنیدگی را با قدرت‌های مختلف ایجاد می‌کنند.
اندازه‌گیری دقیق این تفاوت‌ها ممکن است هنوز به دانشمندان اجازه دهد بین این دو سناریو تمایز قائل شوند. در حال حاضر، آزمایش دیرینه فاینمن همچنان وسوسه‌انگیز و چالش‌برانگیز است.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
