@ 2016.01.23 , 20:00

忘掉薛定谔的猫吧,新的量子难题是两洞三鸽

几十年前,奥地利物理学家薛定谔提出一个著名思想实验,试图利用猫从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理问题,巧妙地把微观物质在人的意识参与观测的情况下是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。但现在出现了一个新的量子难题:我们能将三只鸽子放到两个鸽子洞里,使得每两只鸽子不处于同一个洞里吗?

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研究人员们对这个问题的具体描述如下,你先做好头痛的准备:

如果你将三只鸽子放到两个洞里,那么至少有两只鸽子最后会处于同一个洞中。这是人们使用自然计数时遵循的基本原则。然而现在我们发现在量子力学中这一点不成立!我们发现当三个量子微粒被放到两个盒子里面的时候,不会出现两个量子微粒处于同一个盒子的实例。

该研究被发表在美国国家科学院院刊上,科学家们通过一系列令人费解的复杂量子计算,向人们展示他们有可能将大量微粒放入两个盒子里,并使得任意两个微粒最终不会出现在同一个盒子中的情况出现。

没错,这让我们很混乱,似乎研究人员对此也感到有些混乱。Jeff Tollasken是研究人员之一,他表示:

现在让我们阐述这一研究给科学界带来的全面影响还为时过早……但我们觉得毕竟我们研究的是如此基本的概念,因此总会有人觉得它们很重要。

也许我们能期待这一新发现能够促使现代人思考量子行为更加离奇的部分,比如鬼魅般的超距作用(鬼魅般的超距作用,是爱因斯坦在描述相互纠缠的量子微粒时所用术语。相隔遥远距离的两个粒子,会出现关联性,影响其中一端时,另一个粒子也会发生反应,这引起了爱因斯坦的疑问)。至于其中的具体原理,还是让我们拭目以待吧。

#薛定谔的猫

一只猫被封在一个密室里,密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。

本文译自 Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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