고전 중력과 양자 물질 사이의 일관된 결합은 근본적으로 되돌릴 수 없습니다.

고전 중력과 양자 물질 사이의 일관된 결합은 근본적으로 되돌릴 수 없습니다.

소스 노드 : 2940726

토마스 D. 갤리1, 플라미니 아 지아 코 미니2, 존 H. 셀비3

1오스트리아 과학 아카데미 양자 광학 및 양자 정보 연구소, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Austria
2이론 물리학 연구소, ETH Zürich, 8093 Zürich, Switzerland
3ICTQT, 그단스크 대학교, Wita Stwosza 63, 80-308 그단스크, 폴란드

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추상

중력이 양자 시스템에 의해 발생하는 경우, 비고전적 특징을 획득할 것으로 예상되는 근본적인 상호 작용의 중재자로서의 역할과 본질적으로 고전적인 시공간 특성을 결정하는 역할 사이에 긴장이 있습니다. 근본적으로 이러한 긴장은 양자론이나 일반상대성이론의 기본 원리 중 하나를 깨뜨리는 결과를 가져오지만, 일반적으로 특정 모델에 의지하지 않고는 어느 것인지 평가하기 어렵습니다. 여기서는 일반 확률 이론(GPT)을 사용하여 이론과 독립적인 방식으로 이 질문에 답합니다. 우리는 중력장과 단일 물질 시스템의 상호 작용을 고려하고 중력이 고전적일 때 다음 가정 중 적어도 하나를 위반해야 함을 보여주는 no-go 정리를 도출합니다. (i) 물질 자유도는 완전히 설명됩니다. 비고전적인 자유도; (ii) 물질 자유도와 중력장 사이의 상호 작용은 가역적입니다. (iii) 물질의 자유도는 중력장에 역반응합니다. 우리는 이것이 Oppenheim et al.의 최근 모델의 경우처럼 고전 중력과 양자 물질 이론이 근본적으로 비가역적이어야 함을 의미한다고 주장합니다. 반대로, 양자 물질과 중력장 사이의 상호 작용이 가역적이어야 한다면 중력장은 비고전적이어야 합니다.

현대 물리학의 핵심 질문은 양자 이론과 일반 상대성 이론을 어떻게 통합할 것인가이다. 역사적으로 두 이론의 통일은 중력장을 양자화함으로써만 달성될 수 있다고 주장하는 많은 주장이 제시되었으며, 실제로 통일을 향한 대부분의 접근법은 그렇게 하려고 시도했습니다. 이 논문에서 우리는 중력장을 양자화하기 위한 기존 주장이 상호 작용의 가역성 및 양자 중첩 상태 준비 가능성과 같은 중요한 기본 가정을 만든다는 것을 보여줍니다. 우리는 중력과 물질에 대한 이론적 설명에 의존하지 않는 정리를 증명하여 고전 중력과 완전한 양자 물질 사이의 일관된 결합이 되돌릴 수 없음을 보여줍니다. 이는 일관성 요구 사항만으로는 중력을 양자화해야 한다는 것을 의미하지 않으며, 더욱이 고전 중력과 완전한 양자 물질을 통합하려는 모든 시도는 반드시 물질과 중력장 사이의 되돌릴 수 없는 상호 작용을 특징으로 해야 함을 보여줍니다.

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