引力不是量子坍缩的原因

意大利大萨索国家实验室的一项地下实验表明，引力不太可能是量子坍缩的原因。

众所周知，单个微观粒子平时以几率波的状态占据空间：既在这儿，又在那儿，同时出现在两个地方。

按教科书说的，观察粒子的行为会使它 "坍塌"成单一的现实，随机出现在某个位置中的一个。但是把人类的观察的行为与物理事实搅拌在一起，就必然会牵扯出“意识”和“灵魂”之类的概念，甚至会动摇“客观事实”的基本理念。

即便量子力学真的完全正确，物理学家们对量子坍缩的机制也持保留态度。现在，量子坍缩最合理的机制之一——引力说——遭遇重创。

20世纪60年代，匈牙利的物理学家Károlyházy Frigyes和80年代的Lajos Diósi分别提出了引力假说。其基本思想是，同一个粒子处于空间中的不同位置，但粒子自身的引力场会跟着粒子同样处于不同的位置。源于不同位置的同一引力场，自身与自身之间相互接触和作用，导致量子态的坍缩。

牛津大学数学家，著名的罗杰·彭罗斯在20世纪80年代末公开支持这一假说，因为他认为，它消除了人类中心主义的概念，即测量本身以某种方式导致坍缩。"比起因为有人看(引发坍缩)，它才是单纯的物理学概念。"

尽管如此，假说似乎不可能用任何现实的技术来探究——直到现在。新技术让一切变得可行。

坍塌粒子会随机旋转, 加热它所在的系统，"就像你踢了粒子一脚。"法兰克福高级研究所的桑德罗·多纳迪说。

如果粒子带电，它旋转时就会辐射出光子。而多个粒子在同一引力场中颠簸，就会同步辐射。

为了验证这一想法，研究人员用咖啡杯大小的锗晶体制造了探测器。他们寻找锗原子核中质子发出的过量X射线和伽马射线，这些射线在材料中产生电脉冲。

科学家们选择了这部分光谱，以最大限度地放大。然后，他们用铅包裹晶体，并将其放置在意大利中部的大萨索国家实验室地下1.4公里深处，以屏蔽其他辐射源。在2014年和2015年的2个月里，他们看到了576个光子，接近于自然产生的放射性物质所预期的506个。详细的实验报告前天发表在《自然·物理学》上。

相比之下，彭罗斯的模型预测说，应有7万个光子。所以该实验起码制约了引力坍缩假说——如果不是彻底否定的话。

彭罗斯对实验表示欣赏，但他认为这还不能否定他的模型。他在疫情封锁期间创造了一个新的改进模型。"它不会辐射出能量。"在这种情况下，重力可能会导致坍缩，然而却隐藏了自身的踪迹。(彭罗斯德高望重，现在的学术地位和威望略有点像当时年迈的爱因斯坦……就连做派都差不多。凭借超卓才智，当实验不支持自己的理论时，竟然硬把理论凹进去规避了实验结果)

新不伦瑞克罗格斯大学的理论物理学家Maaneli Derakhshani说，其他因素，如锗质子和电子之间的相互作用也可能掩盖信号。总之，如果重力确实会导致坍缩，那么这个过程必须比彭罗斯最初提出的模型更为复杂。"但理智的看法是，果汁不值得再榨一遍啊。”*

*Derakhshani的俏皮话是说，彭罗斯修正模型规避现有实验事实的做法，就像是把榨好的果汁倒在榨汁机里又榨了一遍。既耽误时间又无用。

本文译自 sciencemag，由 majer 编辑发布。

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