引力曾经一直是量子理论界认为导致量子塌缩的原因，然后这一假说遭到了质疑，最近有科学加提出，引力假说可能是量子物理学的最大悖论之一，重力才可能是导致量子塌缩的原因。
量子理论认为，一个粒子可以同时出现在两个地方——但我们只能在这里或那里观察到它，因为观察会导致塌缩，粒子会随机出现在两个位置中的一个。但问题是是什么导致了量子态塌缩？物理学家对此有争论，他们提出的一种解释是引力假说。
但根据意大利 Gran Sasso 国家实验室的一项研究，引力不太可能是量子塌缩的原因。
引力假说来自 1960 年代的 Károlyházy Frigyes 和 1980 年代 Lajos Diósi。其基本思想认为引力场会抗拒粒子的叠加态，当一个粒子既处于这里又处于那里，其引力场也会尝试同时在两地，但这个场不能长时间忍受这一张力，它塌缩了，而粒子也随之而去。
牛津的著名数学家彭罗斯（Roger Penrose）支持这一假说，认为它消除了所谓测量导致塌缩的人类中心论，他说塌缩发生在物理学中，而不是因为有人来看它。
对于最新的实验，彭罗斯表示他在疫情期间设计了一个改进模型，而实验并没有真正测试他的版本。
引力 or 重力 导致坍塌
引力假说是量子理论中最奇怪的原则之一：一个粒子可以同时存在于两个位置，但是我们只能在这里或那里看到它。
教科书指出，观察粒子的行为使粒子“塌陷”，以致粒子仅在其两个位置之一随机出现。但是物理学家们争论着为什么会发生这种情况，如果确实如此。现在，最可能的量子坍塌机制之一是重力。
重力假说的起源可以追溯到1960年代的匈牙利物理学家KárolyházyFrigyes和1980年代的LajosDiósi。基本思想是，任何物体的引力场都在量子理论之外。它不会被放置在不同状态的尴尬组合或“叠加”中。
因此，如果使一个粒子同时出现在该处和该处，则其引力场会尝试做同样的事情，但是该场不能长时间承受拉力。它崩溃并带走了粒子
。牛津大学著名的数学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）在1980年代后期提出了这一假设，因为他说，它消除了以人类为中心的观念，即测量本身会以某种方式导致崩溃。“它发生在物理学中，并不是因为有人来看着它。
Diósi指出，该假想似乎仍然无法用任何现实的技术来探究。Diósi现在在威格纳研究中心任职，是新论文的合著者。“ 30年来，我一直在我的国家受到批评，因为我猜测某些东西是完全无法测试的。”现在有新方法使之可行。在这项新研究中，迪奥西和其他科学家寻找了多种方法之一，无论是通过重力还是其他机制，量子坍塌都会显示出来：坍塌的粒子会随机转向，从而加热其所属的系统。
法兰克福高等研究院的合著者桑德罗·多纳迪（Sandro Donadi）说：“就好像您对粒子产生了反响。”如果粒子带电，它将在转向时发出辐射光子。并且受到相同引力倾角作用的多个粒子会一致地发射。罗马国家核物理研究所的合著者CătălinaCurceanu说：“您会产生更大的影响。”
为了检验这个想法，研究人员用咖啡杯大小的锗晶体建造了一个探测器。他们从锗原子核中的质子中寻找过量的X射线和伽马射线发射，这会在材料中产生电脉冲。科学家选择频谱的这一部分以最大程度地放大。
然后，他们将晶体包裹在铅中，并将其置于意大利中部的格兰萨索国家实验室地下1.4公里处，以使其免受其他辐射源的影响。
他们在《自然物理学》上报告说，在2014年和2015年的2个月中，他们看到了576个光子，接近自然产生的放射性预期的506个。
相比之下，彭罗斯的模型预测了70,000个这样的光子。Curceanu说：“您应该在锗实验中看到一些坍塌效应，但我们没有。”这表明，引力实际上并没有使粒子脱离其量子叠加。（尽管没有排除，实验也限制了不涉及重力的坍塌机制。）为证实这一结果，物理学家需要直接设计这些叠加，而不是依赖于随机的自然事件，University of Ivette Fuentes说。南安普敦市：“原则上，您应该能够叠加大块粒子。因此，我们开始吧。”她说她的团队正在努力在正好高于绝对零的温度下制造出1亿个钠原子云。
尽管彭罗斯（Penrose）赞扬了这项新工作，但他认为实际上不可能测试他的模型版本。他说，他从未对粒子束感到满意，因为它们可能会导致宇宙获得或失去能量，从而违反了物理学的基本原理。
他花费了大流行时间来建立新的改进模型。他说：“它不会产生热量或辐射。”在这种情况下，重力可能会导致坍塌，但会掩盖其轨迹。理论物理学家Maaneli说，锗质子与电子之间的相互作用等其他因素也可能掩盖信号。新不伦瑞克省罗格斯大学的Derakhshani先生说，总而言之，如果重力确实导致坍塌，那么这个过程必须比Penrose最初提出的更为复杂。“一个人可以合理地认为…榨汁不值得榨汁。”
原文：https://www.sciencemag.org/news/2020/09/one-quantum-physics-greatest-paradoxes-may-have-lost-its-leading-explanation
联系客服
