I en ny studie publicerad i Physical Review Letters den 12 februari 2025 presenterar forskarna Serhii Kryhin och Vivishek Sudhir en innovativ experimentell metod för att avgöra om gravitationen är fundamentalt klassisk eller kvantmekanisk7. Detta representerar ett betydande framsteg i en av fysikens mest utmanande frågor.
Den grundläggande idén
Till skillnad från tidigare försök att utveckla en komplett kvantgravitationsteori eller upptäcka gravitoner, tar forskarna en mer praktisk approach. Den centrala insikten är att om gravitationen är klassisk måste den uppvisa ofrånkomliga stokastiska fluktuationer4. Dessa fluktuationer är nödvändiga för att upprätthålla konsistens mellan klassisk gravitation och kvantmateria.
”Idén är mycket enkel men har förblivit obemärkt hela denna tid. Om gravitationen är kvantmekanisk bör den som en långräckviddskraft kunna inducera kvantsammanflätning mellan avlägsen materia. Men om gravitationen är fundamentalt klassisk kan ingen sammanflätning produceras,” förklarar Vivishek Sudhir, biträdande professor vid MIT4.
Experimentell metod
Forskarna föreslår ett experiment som liknar en kvantversion av det historiska Cavendish-experimentet:
- Två högkoherenta kvantmekaniska oscillatorer placeras på ett visst avstånd från varandra
- Oscillatorerna interagerar gravitationellt
- Genom att mäta korskorrelationen av deras rörelser kan man observera en karakteristisk fasskiftning45
Om gravitationen är klassisk skulle den inducera fluktuationer som skiljer sig från dess kvantmotsvarighet. Specifikt visar beräkningarna att klassisk gravitation skulle orsaka en karakteristisk fasskiftning på π (180 grader) vid en specifik avstämning från resonans i korskorrelationsspektrumet mellan de två kvantoscillatorerna4.
Matematisk ramverk
Forskarna har utvecklat:
- En kvant-klassisk masterekvation som beskriver hur kvantmateria och klassisk gravitation utvecklas tillsammans
- En Hamiltonian för Newtonsk gravitations interaktion med kvantmassor
- En modifierad kvantNewtons lag som tar hänsyn till stokastiska gravitationseffekter4
Detta matematiska ramverk leder till en sluten Lindblad-ekvation för kvantmateria som interagerar med klassisk gravitation. Ekvationen innehåller en term proportionell mot parametern ε, som skiljer mellan klassisk gravitation (ε ≠ 0) och kvantgravitation (ε = 0)4.
Experimentell genomförbarhet
Det som särskiljer denna metod från tidigare förslag är dess experimentella genomförbarhet. Till skillnad från andra tester som kan kräva att massiva objekt skapas i kvantsuperpositionstillstånd, förlitar sig detta experiment på korrelationer mellan kvantoscillatorer som ligger inom räckhåll för nuvarande eller nära framtida teknologi45.
Klassisk gravitation skulle uppvisa större stokastiska fluktuationer jämfört med kvantgravitation, vilket lämnar ett unikt avtryck i korskorrelationsspektrumet av två kvantoscillatorer5. Dessa fluktuationer skulle skilja sig från både klassiska termiska fluktuationer och kvantbruseffekter7.
Att bekräfta gravitationen som klassisk skulle kunna få betydande konsekvenser för vår förståelse av fysikaliska teorier och utmana den rådande uppfattningen att gravitationen måste vara kvantmekanisk5.
Citations:
- https://consensus.app/questions/classical-and-quantum-gravity/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_gravity
- https://arxiv.org/html/2309.09105v2
- https://phys.org/news/2025-03-distinguishing-classical-quantum-gravity-stochastic.html
- https://www.linkedin.com/posts/phys-org_distinguishing-classical-from-quantum-gravity-activity-7303108887438675969-dj4z
- https://indico.fysik.su.se/event/9153/
- https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.061501
- https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.96.044008
- https://www.linkedin.com/posts/anthony-l-22b08151_distinguishing-classical-from-quantum-gravity-activity-7303230855106187264-pTZE
- https://www.youtube.com/shorts/BrNmR1rBcP0
- https://www.reddit.com/r/askscience/comments/b2hfcp/what_are_the_differences_between_quantum/
- https://bigthink.com/starts-with-a-bang/problem-gravity-quantum-physics/
- https://www.nature.com/articles/s41467-023-43348-2
- https://quantumatlas.umd.edu/entry/quantum-classical/
- https://nordita.org/research/high-energy/classical-and-quantum-gravity/
- http://www.esalq.usp.br/lepse/imgs/conteudo_thumb/What-is-the-difference-between-classical-physics-and-quantum-physics.pdf
- https://physics.stackexchange.com/questions/811815/is-quantum-gravity-research-implying-that-gravity-is-actually-a-force-and-not-sp
- https://physics.stackexchange.com/questions/213676/whats-the-difference-between-classical-and-quantum-vector-superposition
- https://www.space.com/quantum-gravity.html
- https://arxiv.org/abs/2309.09105
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5660882/
- https://cds.cern.ch/record/385775/files/arXiv:gr-qc_9904068.pdf
- https://dst.gov.in/scientists-take-major-step-towards-unification-classical-quantum-gravity
- https://lifeboat.com/blog/2025/03/distinguishing-classical-from-quantum-gravity-through-measurable-stochastic-fluctuations
- https://inspirehep.net/literature/498857
- https://x.com/physorg_com/status/1897415353958850784
- https://par.nsf.gov/servlets/purl/10332130
- https://www.space.com/wavy-space-time-theory-quantum-mechanics-general-relativity
- https://app.daily.dev/posts/distinguishing-classical-from-quantum-gravity-through-measurable-stochastic-fluctuations-vby3wbuio
- https://physics.stackexchange.com/questions/394753/what-is-the-difference-between-a-quantum-fluctuation-and-a-singularity-in-the-be
- https://quantum-journal.org/papers/q-2022-12-19-879/
- https://arxiv.org/html/2405.15692v1
- https://arxiv.org/abs/1612.06310
- https://physics.stackexchange.com/questions/741862/how-far-are-we-from-actual-test-that-gravity-is-quantum
- https://www.ucl.ac.uk/news/2023/dec/new-theory-seeks-unite-einsteins-gravity-quantum-mechanics
- https://arxiv.org/abs/2203.02752
- https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2025/distinguishing-classic.jpg?sa=X&ved=2ahUKEwjS0Pudm4qMAxUw1gIHHaPHLjAQ_B16BAgLEAI
- https://www.youtube.com/watch?v=Vydjszp4Y6k
- https://research-portal.st-andrews.ac.uk/files/313063751/Korolkova-et-al-2024-An-operational-distinction-382-2287-20230342-CCBY.pdf
- https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.13.041040
- https://consensus.app/questions/what-difference-classical-quantum-physics/
- https://plato.stanford.edu/entries/quantum-gravity/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Stochastic_quantum_mechanics
- https://arxiv.org/html/2409.02948v1
- https://arxiv.org/html/2501.01415v1
- https://www.wm.edu/as/physics/documents/seniorstheses/class2022theses/schroeder,-tyler.pdf
- https://su.diva-portal.org/smash/get/diva2:1935071/FULLTEXT01.pdf
- https://philsci-archive.pitt.edu/20623/1/quantum_gravity_in_a_laboratory_May2022.pdf
Answer from Perplexity: pplx.ai/share
