重力是我們日常生活中最熟悉的一種力，它使我們的腳緊貼地面，也使月球圍繞地球旋轉。但是，當我們進入微觀世界時，重力就變得難以捉摸，甚至與其他三種基本力–電磁力、強核力和弱核力–不相容。這使得科學家們難以構建一個完整的 "量子重力 "理論，來解釋宇宙的奧秘。
量子物理學是描述微觀尺度上的物理現象的理論，它可以很好地解釋原子、分子、光子等粒子的行為。量子物理學的一個重要特征是，它允許存在不確定性和概率性，即粒子的內容在沒有觀測之前是不確定的，只有在觀測時才會呈現出特定的狀態。
愛因斯坦的廣義相對論是描述宏觀尺度上的物理現象的理論，它可以很好地解釋重力的本質和作用。廣義相對論的一個重要特征是，它將重力視為時空的彎曲，即物質和能量會影響時空的幾何形狀，而時空的幾何形狀又會影響物質和能量的運動。
量子物理學和廣義相對論都是 20 世紀初發展起來的，它們各自在自己的領域取得了巨大的成功，也透過了許多實驗的檢驗。然而，當我們試圖將它們結合起來時，就會出現矛盾和困難。這是因為，量子物理學和廣義相對論所依賴的數學框架和物理假設是不一致的，它們對於物理現實的理解也是不同的。
為了解決這個問題，科學家們一直在尋找一種 "量子重力 "理論，即一種能夠同時描述微觀和宏觀尺度上的重力的理論，也就是一種能夠將量子物理學和廣義相對論統一起來的理論。這樣的理論不僅可以解釋重力的本質，還可以揭示宇宙的起源、黑洞的內部、暗物質和暗能量的性質等重大的科學問題。
然而，要找到這樣的理論並不容易，因為要在微觀尺度上測量重力是非常困難的。這是因為，重力相比其他三種基本力來說是非常微弱的，它只有在大量的物質和能量聚集在一起時才會顯現出來。而在微觀尺度上，重力的效應幾乎可以忽略不計，被其他力所掩蓋。
不過，最近，一個由來自南安普頓大學、萊頓大學和光子學與納米技術研究所的科學家組成的國際研究小組，利用一種新的技術，成功地在微觀尺度上探測到了重力的訊號。這項研究發表在【自然】雜誌上，被認為是在尋求 "量子重力 "理論的過程中邁出的重要一步。
"我們的團隊成員、南安普頓大學的提姆-霍士博士在一份聲明中說："一個世紀以來，科學家們一直試圖理解重力和量子力學是如何協同工作的，但都以失敗告終。「透過理解量子重力，我們可以解開宇宙中的一些謎團–比如宇宙是如何開始的，黑洞內部發生了什麽，或者將所有的力統一到一個大理論中。」
為了測量微觀尺度上的重力，研究人員使用了一種超導磁性 "陷阱 "，將兩個微小的金屬球懸浮在空氣中。這兩個金屬球的直徑分別為 0.15 毫米和 0.5 毫米，質素分別為 90 微克和 580 微克。這兩個金屬球之間的距離為 0.2 毫米，相當於頭發絲的直徑。
為了減少其他力對實驗的幹擾，研究人員將實驗裝置放在一個真空室內，並將溫度降低到攝氏零下 273 度，即絕對零度。絕對零度是物理學中的一個理想化的溫度，它表示所有原子運動停止的狀態。在這樣的低溫下，金屬球的振動也會減少到最小，從而使重力的效應更容易被觀測到。
研究人員利用一種精密的光學儀器，測量了兩個金屬球之間的重力。他們發現，當兩個金屬球相互靠近時，它們會受到一個微弱的吸重力，這個力的大小為 30 「阿托牛頓」。阿托牛頓是一種力的單位，它相當於 0.00000000000000003 牛頓。為了讓你了解這個力有多小，我們可以舉一個例子：如果你把一根頭發絲剪成 1000 份，然後再把其中一份剪成 1000 份，你就得到了一根重約 1 微克的頭發絲。如果你用這根頭發絲去拉一個 1 公斤的物體，你需要的力就是 1 阿托牛頓。
這是有史以來第一次在微觀尺度上測量到重力的訊號，也是有史以來測量到的最小的重力訊號。這一成果不僅展示了一種新的測量重力的方法，也為進一步探索重力和量子力學的關系提供了一個新的平台。
"我們的團隊成員、南安普頓大學的亨戴歷-烏爾布裏希特博士說，這項實驗為更小質素的測試以及更小重力的測量鋪平了道路。
"我們正在挑戰科學的極限，這可能會帶來關於重力和量子世界的新發現。我們的新技術使用極低的溫度和器材來隔離粒子的振動，這很可能會成為測量量子重力的未來方向。"他總結說："揭開這些謎團將有助於我們解開宇宙結構的更多秘密，從最微小的粒子到最宏大的宇宙結構。
