@ 2015.09.18 , 21:00
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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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TOTAL COMMENTS: 37+1

  1. Roychan
    @2 years ago
    2935485

    表示完全看不懂,我还是滚回去看看大爆炸好了

    [36] XX [2] 回复 [0]
  2. fwhalll
    @2 years ago
    2935486

    看到叠加状态的微生物?一观察不就坍缩了吗

    [60] XX [7] 回复 [0]
  3. willll
    @2 years ago
    2935489

    并无卵用

    [1] XX [11] 回复 [0]
  4. shenhualxt
    @2 years ago
  5. shenhualxt
    @2 years ago
  6. balabala
    @2 years ago
    2935496

    逗逼,这帮所谓的物理学家有没有好好学物理啊
    你直接观察量子不就完了?还观察叠加态?你都观察了,状态就确定了

    [6] XX [50] 回复 [0]
  7. 三胖将军
    @2 years ago
    2935497

    Big Brother is watching you EVERYWHERE! Be careful!

  8. Spector
    @2 years ago
    2935500

    @balabala: 哈哈哈哈

  9. 拜一刀
    @2 years ago
    2935503

    叠加要是能观察到的话,逼格何在

  10. 2935507

    @fwhalll: 量子论里的的塌缩可不是一下把猫拍扁了,而是一只游走于生死两段,充满奇幻色彩的秘之猫咪。。。变成一直普通猫咪或者

    [1] XX [10] 回复 [0]
  11. 2935510

    一直很难理解这个“观察”是什么意思,比如盒子里的猫是不是观察者?换成一个人,他是不是观察者?观察这种行为到底如何影响事物的状态?难道我们活在虚拟世界里,任意人物观察后会自动生成一份观察报告给主机?然后主机收到报告的同时确定被观察者的状态?

  12. 歪星人
    @2 years ago
    2935514

    這會產生量子生物吧。

  13. wxd356
    @2 years ago
    2935516

    薛定谔的细菌

  14. 2935518

    胡扯啊 原本也只是个比喻而已啊 只是观察者不知道是死是活而已 同一时间点 仍然只有一种状态
    有机体怎么可能处于叠加状态 顶多是半死不活状态吧

    [5] XX [12] 回复 [0]
  15. Archer
    @2 years ago
    2935519

    虐猫狂人薛定谔

    [27] XX [0] 回复 [0]
  16. Cichol
    @2 years ago
    2935520

    生物的尺度之所以是分子就是因为不会有量子效应,不然不能组成稳定结构,这可是薛定谔说的,你们这些神棍玩够没有

    [10] XX [2] 回复 [0]
  17. 薛定谔的猫
    @2 years ago
    2935524

    卧槽?

  18. xDReam
    @2 years ago
    2935531

    笑看一堆大神装逼

  19. 2935534

    觀察結果要用眼角餘光偷瞄.這樣不算觀察

    因此就可以偷瞄到珍貴的疊加態了

    [27] XX [0] 回复 [0]
  20. shenhualxt
    @2 years ago
  21. shenhualxt
    @2 years ago
  22. shenhualxt
    @2 years ago
  23. 一等上流
    @2 years ago
    2935543

    薛定谔的猫……状杆菌

  24. Campanella
    @2 years ago
    2935558

    吹牛逼啊~量子尺度的事情~分子尺度能看见个毛啊~

    [10] XX [0] 回复 [0]
  25. ParaDox
    @2 years ago
    2935580

    同问,这到底怎么观察?

  26. ParaDox
    @2 years ago
    2935583

    反馈控制的弱观测?

  27. 米娅
    @2 years ago
    2935595

    物理学家和哲学家是一家。

  28. 2935611

    倒数第二段翻译有误,应为:

    研究者计划在第二个实验中更进一步,他们打算使微生物的位置和其中一个电子的自旋(spin)发生纠缠(entangle)。这样做的目的是让这套实验装置有一些实际的用处。它可被用于探测微生物中DNA和蛋白质的缺陷,或者以单电子自旋的精度对微生物成像。

  29. 薛定谔的瞄
    @2 years ago
    2935668

    瞄和谬

  30. 2935681

    变着花样的把猫弄死才是薛定谔的主要目的,放今天就是被猫奴在网上集体人肉的虐猫狂

  31. 2935714

    可以预见,当量子计算机普及之后,朋友圈中会纷纷转发这样的文章:“如果量子计算机正在运行中,千万不要打开机箱盖,因为一旦打开观察,CPU便会坍缩烧毁,坍缩产生的辐射会使孕妇流产,预防方法请多吃大蒜。”

    [36] XX [2] 回复 [0]
  32. 游客
    @2 years ago
    2935723

    咦,箱子里有猫不是必然的事么

  33. 2935734

    好像科大已经把lg不等式验证弄到了毫米尺度…

  34. 神一样的亻
    @2 years ago
    2935743

    把猫换成蟑螂之类的不就行了,换成细菌岂不增加了观察的复杂性?

  35. 2935826

    我觉得猫处于生与死的叠加态,但是观测这一行为本身,就会决定猫的生死。难以在不影响结果的前提下,进行观测。

  36. alpha_boy
    @1 year ago
    3250501

    @pang

    我把这个观察理解成用专用仪器发射光子,打到被观测的粒子上,对它自身的存在状态产生了干扰,所以能从叠加态转变为一个确定态。猫或者细菌不能精确发射光子到被观测的粒子上面的话,可能无法起到这个观察者的作用。

    ……或者,猫或细菌的新陈代谢会有红外线散发出去,也能起到观测作用?那是不是得用病毒之类可以停止新陈代谢的,类似天然纳米机器人的东西做这个实验?

    不过那个装置里的衰变检测器啥的似乎也会形成观察者的效果?

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