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对【9楼】说：
新华社1月17日电>中关于 V. Nesvizhevsky 等人的 1月17日《自然》 杂志文章的报道有不准确处，当然由于记者本人不是物理专业出身， 而且《自然》网站原记者的报导已经不准确，我们认为是情有可原的。 我们这里采用的题目是论文的原标题的忠实翻译，同时也忠实反映了 该文所报告的实验的物理内容。 二十世纪物理学建立在三大基石之上，即狭义相对论、广义相对 论和量子力学。狭义相对论和量子力学的结合产生量子场论，是目前 最成功的理论之一。但是，经过数十年的努力，物理学家们还没有将 广义相对论和量子力学成功地结合起来，这个问题应是二十一世纪物 理学家面对的最大挑战。 量子力学预言，所有物质形态都满足量子法则，这个原理已被实 验检验到小到 10-15 厘米 或 10-16 厘米，但引力不包括在内。也就是 说，引力一直只能作为经典场，即无量子涨落的场来处理。如将引力 包括，有两个层次需要研究。第一个层次是，将一个系统放在一个经 典引力场中，这个系统是否还遵循量子力学，如果该系统在其它一切 情形下都满足量子力学？这里我们仅要求该系统满足量子力学的一切 原理，而引力场只被看成一个固定的重力背景。在这种情形下似乎很 难想象量子原理被破坏，因为如果我们假想用另外一种理论取代量子 力学，我们至少有两件事情要做：第一，这个理论必须与量子力学结 合，因为粒子在其它一切情形下满足量子力学；第二，在某个极限下 我们应得到该系统在引力场中的经典行为，或者得到牛顿理论，或者 得到爱因斯坦理论。如果将引力场作为背景场处理，量子力学很容易 满足这两个要求，这是一个最经济的选择。将引力包容于量子论的第 二个层次是将引力场本身也量子化，也就是要求引力场本身也满足测 不准原理，这个理论还没有完全被构造好。目前超弦理论被广泛认为 最有希望统一爱因斯坦的引力理论，即广义相对论和量子力学。 从《自然》杂志一文的标题和内容来看，毫无疑问实验是对经典 引力场中粒子的量子行为的一个检验。这也许不是第一个检验，因为 过去曾有过地球重力场中中子的干涉实验。考虑到我们上面所说的第 二个层次的理论是目前的一大难题，而几乎所有在这方面的尝试都假 定第一层次的理论是对的，这类实验变得很重要。但这样的实验远没 有涉及引力本身的量子性质，所以我们认为在报道中只能说中子的量 子态，不能说引力的量子态，或引力的量子化等等。这类实验对弯曲 时空中的量子场论是一个间接的支持。量子力学与狭义相对论结合预 言每个粒子都有反粒子，量子力学与广义相对论结合预言霍金蒸发和 黑洞的宏观熵。这些正是推动发展量子引力理论的重要概念和问题。 实验测到中子在重力场中的不连续态，两个相邻态的高度差约为 10微米，这个结果很容易用量子力学计算出来。现在我们问，如果真 的将引力的量子涨落效应计及，会对这样的实验结果有多大的修正？ 虽然我们还没有很好的理论，但简单的量纲分析告诉我们最大可能的 修正是 经典引力效应的 10-12 倍， 也就是说，在这样的实验中必须 把中子的位置测量准确到 10-15 厘米。这在原理上是不可能的，因为 中子本身的大小是 10-13 厘米。所以我们只能期望一种全新的实验来 测量量子引力的效应。   附新华社原始报道及更正报道： 原始报道：科学家观察到引力场的量子效应 新华网伦敦１月１７日电（记者王艳红）科学家最近成功地在 实验上观测到了引力场的量子效应，这一发现有可能促进基础物理 学的发展。 所谓“量子化”是指状态的不连续性，例如绕原子核运动的电 子只能处于一系列不连续的能量状态上，而不能处在两个相邻状态 之间的状态上。 根据理论的预言，物质世界的四种基本力：电磁力、强力、弱 力和引力都应该是量子化的。但是由于引力在一个小范围内相当微 弱，它的量子效应不容易被观测到。 在１７日出版的英国《自然》杂志上，一个国际合作的研究小 组报告了他们对于地球重力场量子化的观测结果。他们让冷却到非 常接近绝对零度的中子在重力场中运动，同时用一个探测器观测中 子的下落。结果他们发现，中子的下落过程不是连续的，而是从一 个位置“跳”到了另外一个位置，这一过程与理论的预测相符合， 从而实际观测到了引力场的量子化。 科学家认为，这一发现有助于基础物理学的发展，也可能有助 于解释为什么广义相对论和量子理论不相一致。 更正报道：科学家观测到中子在引力场中的量子效应 新华社伦敦１月２７日电 一个国际科学家小组最近成功地在 实验中观测到了中子在引力场中的量子效应，这一发现有可能促进 基础物理学的发展。 在１月１７日出版的英国《自然》杂志上，这个由法国、德国 和俄罗斯等国科学家组成的小组以《地球引力场中中子的量子态》 为题发表了一篇论文，报告了他们的实验结果。他们让冷却到非常 接近绝对零度的中子在重力场中运动，同时用一个探测器观测中子 的下落过程。结果发现，中子的下落过程不是连续的，而是从一个 位置“跳”到了另外一个位置。 所谓“量子化”是指状态的不连续性，例如绕原子核运动的电 子只能处于一系列不连续的能量状态上，而不能处在两个相邻状态 之间的状态上。科学家介绍说，探测微观粒子在引力场中的量子态 非常困难，这一实验的成功为探索微观世界提供了新思路。 前不久，曾有新闻报道把这一成果误报为“科学家观察到引力 场的量子效应”。对此，一些科学家认为，尽管这一实验成果是研 究微观世界的一项重要进展，但与观察到引力场的量子效应并不是 一回事。后者是基础物理研究领域的一个重大课题，目前尚没有取 得突破。 中科院理论物理所的李淼研究员日前在接受记者电话采访时认 为，这个实验是对在连续的、非量子化的经典引力场中的粒子的量 子行为的检验。虽然它也很有意义，但与引力本身的量子化没有任 何关系。 量子力学预言，所有物质形态都满足量子法则，这个原理已经 在小到１０的负１５次方或１０的负１６次方厘米的尺度上得到实 验检验，但科学家目前尚没有发现引力量子化的实验证据。在目前 情况下引力只能被当作经典场来处理。李淼认为，发表在《自然》 杂志上的这一实验，毫无疑问是对经典引力场中粒子的量子行为的 一个检验，这样的实验远没有涉及引力本身的量子性质。 他说，引力场的量子化是目前理论物理的一大难题。引力场本 身的量子效应非常微弱，这一实验在原理上根本达不到这样的精度， 只能期望一种全新的实验来测量引力的量子效应。 |
李淼 中国科学院理论物理研究所