2026年7月2日——我们周围的一切，从原子和分子到行星和星系，都受两种极为成功的物理学理论支配：量子力学和引力。量子力学解释了微观世界的行为，而爱因斯坦的引力理论则描述了恒星、黑洞的运动以及宇宙的膨胀。然而，尽管这些理论取得了成功，物理学家们仍在寻找一种“量子引力”理论，以将二者统一为对自然的单一描述。

这种理论最受期待的特征之一便是引力应遵循量子力学定律。而难点正在于此：量子力学预言任何物体都可能同时处于多个位置的离域状态，这一点已在原子甚至小团金属的实验中反复得到验证。根据爱因斯坦的理论，引力就是时空本身——它可以是弯曲的、平坦的，甚至可以有波在其中传播，引力波探测器已证实了这一点。因此，许多物理学家认为，一个量子物体周围的时空也会同时处于多种“状态”。

但这种情况究竟会是什么样呢？

来自九州大学、滑铁卢大学和斯德哥尔摩大学的研究人员在《npj Quantum Information》上发表论文指出，尽管缺乏一个普适的理论框架，我们有时也能知道答案。

研究团队建立了一个新的理论框架，证明许多被描述为“引力的量子叠加”的场景，实际上等价于这样一种情况：量子粒子处于量子叠加态，但感受到的是普通的引力和时空，并没有量子引力的特征。

九州大学高等研究院的副教授Joshua Foo（该研究的第一作者）解释道：“许多研究人员提出了可能揭示引力量子性质的实验。我们发现，其中一些场景可以从两个同样有效的视角来观察。一种解释将引力描述为处于量子叠加态，而另一种解释则描述量子粒子在普通引力场中运动。”

研究人员将这一观点称为“时空叠加的相对性”。就像两张地图可以用不同的投影方式描绘同一片风景一样，研究人员发现，在许多情况下，看似是量子引力的现象，实际上可以在使用经典引力与时空的同时，将其中任何粒子的运动映射到适当的量子态上来描述。

这并不意味着引力是经典的，也不排除量子引力的存在。相反，它揭示了在诠释检验引力量子性质的实验时存在一种重要的模糊性。

斯德哥尔摩大学的Magdalena Zych（该论文的合著者）表示：“我们的工作并不是说此类实验排除了量子引力。相反，它帮助我们识别哪些实验信号确实需要引力的量子描述，而哪些可能源于更熟悉的物理学。这种区分对于设计未来的实验至关重要。”

尽管这项研究涉及高度基础的问题，但历史表明，研究自然最深层的规律往往会带来意想不到的进步。GPS导航、激光器和现代电子学等技术都源于理论量子物理学和爱因斯坦引力理论的发现。

更直接的是，这项工作为研究人员设计实验提供了路线图。通过识别哪些观测结果能够真正区分引力的经典描述与量子描述，该框架缩小了现代科学中最受追捧的理论之一的证据搜寻范围。

Foo总结道：“理解引力与量子力学如何结合是物理学中最大的挑战之一。在我们检验引力的量子本质之前，首先需要知道什么样的证据能证明我们已经找到了它。我们的工作有助于厘清这个问题。”