@ 2015.09.18 , 21:00

物理学家计划用微生物做薛定谔的猫实验

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物理学家们已经制定了薛定谔的猫实验计划,把活生生的有机体放到盒子中,直接用实践论证这个量子理论。他们想要把薛定谔提出的猫换成普通的微生物,看看它们在不确定状态下会得出什么结果,既然薛定谔说猫会同时处于死亡和活着两种状态,那么微生物应该也会一样。

不过微生物的不确定性不在于把它放到生死边缘的环境中,而在于它的行踪不定,同时处在两个不为人知的地理位置。印第安纳州普渡大学(Purdue University)Tongcang Li说:“让一个生物同时处于两个位置听起来是很酷的事情,在很多童话故事里仙女都拥有分身术或瞬移,我们这次做的实验就类似这种情况。虽然只是一个微生物而不是童话。”

“薛定谔的猫”理论认为对象存在同时处于两种状态的“叠加”形式,这一原理也成为了科学家们对量子计算机存在希望的基石,相信量子计算机能同时处理几个问题。

薛定谔是量子学创始人之一,在1935年提出这一思想实验。一只猫被放进装有少量放射源,一个盖革氏计数器,一个小锤子和一小瓶毒药仪器放到一个盒子里。

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薛定谔解释说,如果放射源的某个原子衰变,盖革氏计数器便会触发设备释放毒素。在量子力学世界里,猫的状态取决于放射性物质的状态,在适当的情况下猫会处于生死并存的“叠加”状态。

Li说:“虽然这个理论吸引了很多科学家,但目前还没有一个生物体实现了量子叠加状态。因此我们提出了一个简单的办法来论证这个理论,让微生物处于空间叠加状态,直白点说就是它同时处于两个不同位置。这将是史上第一次让有机体呈现量子叠加状态的实验,研究的具体细节会在发表论文前传到网络上。”

研究团队的计划将以2013年科罗拉多大学做的研究为基础,当时科罗拉多的研究员们发现一块很小的、震动中的铝膜可以进入量子叠加状态,不过这是非生命体。Li提出直接在小铝膜上放一个微生物,当铝膜进入量子叠加状态时微生物自然也会跟它一样,实验原理很简单。

不过他们还打算做第二次实验,利用微生物里面自转的电子来确定微生物所处位置。二次实验的目的就是为了让这一理论能派上用场,可用于检测微生物中的DNA和蛋白质存在什么缺陷。

Li希望能做这些实验,但是这个领域的领头人实验室设备更加完备能更好地完成实验,所以他希望能和这些学者合作。他说:“如果量子电动力学的顶尖小组能关注这个实验,我觉得三年内就能看到处于叠加状态的微生物。”

本文译自 The Guardian,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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