Nowe badania sugerują, że klasyczna grawitacja – taka, jaką opisuje ogólna teoria względności Einsteina – może mieć zdolność splątania materii, nawet jeśli sama grawitacja nie jest zasadniczo kwantowa. Podważa to nasze zrozumienie interakcji grawitacji ze światem kwantowym i rodzi fascynujące pytania o naturę rzeczywistości na jej najbardziej podstawowym poziomie.
Od dziesięcioleci fizycy dążą do jednolitej teorii, która harmonijnie połączyłaby dwa filary współczesnej fizyki: mechanikę kwantową, która reguluje dziwne zachowanie cząstek na poziomie atomowym i subobjętościowym, oraz ogólną teorię względności, która opisuje wielkoskalową strukturę wszechświata i siłę grawitacji jako krzywiznę czasoprzestrzeni.
Kluczową przeszkodą w tym przedsięwzięciu jest koncepcja grawitacji kwantowej. Ta hipotetyczna koncepcja sugeruje, że grawitacja, podobnie jak inne oddziaływania podstawowe, istnieje w dyskretnych pakietach zwanych grawitonami. W przeciwieństwie do fotonów (kwantów światła) grawitony nigdy nie były obserwowane bezpośrednio, a ich istnienie pozostaje teoretyczne. Niektórzy fizycy kwestionują nawet potrzebę kwantowania grawitacji.
Sprawę komplikuje fakt, że eksperyment myślowy zaproponowany przez fizyka Richarda Feynmana w 1957 r. od dawna służy jako potencjalny przewodnik do odkrycia grawitacji kwantowej. Feynman wyobraził sobie umieszczenie obiektu – powiedzmy jabłka – w specjalnym stanie zwanym superpozycją kwantową, w którym aż do momentu obserwacji występuje on w wielu miejscach jednocześnie. Wprowadzenie drugiego obiektu i obserwacja, czy jego oddziaływanie grawitacyjne z „superpozycją” jabłkiem utrzymuje się nawet po zniszczeniu superpozycji pierwszego jabłka, wskazywałoby – zdaniem Feynmana na obecność grawitacji kwantowej.
To splątanie – tajemnicze połączenie pomiędzy dwiema cząstkami niezależnie od odległości – można wytłumaczyć wymianą wirtualnych grawitonów we współczesnych interpretacjach eksperymentu Feynmana. Jednak fizycy Joseph Aziz i Richard Hole z Royal Holloway College na Uniwersytecie Londyńskim zaprezentowali nowy zwrot. Twierdzą, że nawet bez grawitacji kwantowej grawitacja klasyczna mogłaby potencjalnie splątać materię poprzez inny mechanizm.
Ich idea opiera się na cząstkach wirtualnych, tymczasowych fluktuacjach, które pojawiają się i znikają zgodnie z zasadami kwantowej teorii pola. Aziz i Houle sugerują, że te wirtualne cząstki mogą pośredniczyć w splątaniu między obiektami, działając jako pośrednicy, nawet jeśli samo pole grawitacyjne pozostaje klasyczne. Wyobraź sobie, że dwie osoby szepczą sobie sekrety za pośrednictwem trzeciej osoby, która przekazuje wiadomości – nawet jeśli pierwotni nadawcy nie są bezpośrednio spokrewnieni, łączą się za pośrednictwem tego pośrednika.
To „quasi-splątanie” nie będzie tak silne, jak splątanie za pośrednictwem grawitonów kwantowych, a jego skutki będą prawdopodobnie słabsze niż te przewidywane dla prawdziwej grawitacji kwantowej. Obserwacja tych subtelnych korelacji między cząstkami może potencjalnie rozróżnić te dwa scenariusze w przyszłych eksperymentach.
Chociaż koncepcja klasycznej grawitacji powodującej splątanie może wydawać się sprzeczna z intuicją, Aziz i Houle podkreślają, że niekoniecznie wyklucza to grawitację kwantową. Sugeruje po prostu inny możliwy sposób badania złożonej interakcji grawitacji i świata kwantowego.
Eksperymentalne testowanie tej koncepcji pozostaje poważnym wyzwaniem i wymaga niezwykle precyzyjnej kontroli systemów, aby zminimalizować wpływy zewnętrzne, które mogłyby zakłócić delikatne stany kwantowe (zjawisko znane jako dekoherencja).
Jednak praca Aziza i Houle’a otwiera nowe kierunki badań i poszerza granice naszego rozumienia grawitacji. Ich wyniki podkreślają możliwość nieoczekiwanych powiązań między pozornie oddzielnymi dziedzinami fizyki i uwydatniają ogromne niewiadome, które wciąż leżą w sercu wszechświata. Poszukiwania grawitacji kwantowej trwają, napędzane przełomami takimi jak ten, które zmuszają nas do ponownego przemyślenia samej natury rzeczywistości.
