Одной из важнейших целей современной физики остается объединение гравитации и квантовой теории. Несмотря на значительные успехи в создании единой основы для всех других фундаментальных взаимодействий, таких как электромагнетизм, а также сильное и слабое, создать теорию «квантовой гравитации» ученым до сих пор не удалось. Тем не менее, некоторые специалисты полагают, что наука приближается к моменту, когда можно будет окончательно определить, совместимы ли эти две теории.
Основным способом доказать или опровергнуть квантовую природу гравитации считается эксперимент, предложенный еще Ричардом Фейнманом. Его идея заключалась в проверке способности гравитации запутывать два массивных объекта, что теоретически указывало бы на квантовое поведение. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, утверждает, что все несколько сложнее. Хотя в 1957 году провести такой опыт было невозможно, современные научные достижения делают его все более реальным.
Исследователи с помощью расчетов установили, что квантовое запутывание не обязательно является однозначным доказательством именно квантовой гравитации. Они выяснили, что и классическая гравитация в некоторых случаях может создавать подобное запутывание. Авторы работы объясняют, что хотя запутывание и может служить свидетельством квантовой природы гравитации, в отличие от прежних представлений, это не является неоспоримым фактом и зависит от параметров и схемы конкретного эксперимента.
Ключевым моментом, по мнению команды, является использование квантовой теории поля (КТП). Ранее считалось, что классическая гравитация допускает только локальные операции и обмен классической информацией, а значит, не должна создавать запутывание. Однако, объединив КТП для материи с классической гравитацией, ученые обнаружили, что локальные классические теории гравитации могут генерировать квантовую коммуникацию и, как следствие, запутывание. Этот эффект возникает из-за виртуальных пропагаторов материи, а не предполагаемых виртуальных гравитонов.
Таким образом, возникновение запутывания в экспериментах, подобных предложенному Фейнманом, не может служить неопровержимым доказательством существования квантовой гравитации. Тем не менее, сам эксперимент не теряет своей актуальности. Хотя и классическая, и квантовая гравитация, по-видимому, способны создавать запутывание, они делают это с разной интенсивностью. Сила эффекта зависит от таких параметров, как масса объектов и продолжительность опыта, что все еще позволяет различить, был ли наблюдаемый эффект квантовым или классическим. Результаты этого исследования, вероятно, значительно усложнили работу физикам.
