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沒有測(cè)量，就沒有真實(shí)：量子力學(xué)又一原則通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 已有9人參與
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量子力學(xué)的奇異本質(zhì)又經(jīng)受住了另一場(chǎng)考驗(yàn)：澳大利亞科學(xué)家將一項(xiàng)著名的思想實(shí)驗(yàn)付諸現(xiàn)實(shí)，證明在量子世界中，真實(shí)僅僅在測(cè)量之后才能存在。 澳大利亞國(guó)立大學(xué)（ANU）的物理學(xué)家實(shí)現(xiàn)了John Wheeler的“延遲選擇”思想實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體既可能表現(xiàn)為粒子，也可能表現(xiàn)為波。Wheeler提出的問題就是：物體到底是在什么時(shí)候決定表現(xiàn)為粒子還是波的呢？ 經(jīng)典力學(xué)的常識(shí)告訴我們，物體要么是粒子，要么是波，跟測(cè)量無關(guān)。但量子力學(xué)預(yù)測(cè)，你看到一個(gè)物體是有干涉現(xiàn)象的波還是沒有干涉現(xiàn)象的粒子，完全依賴于你最終的測(cè)量方式——而這正是ANU的研究小組所發(fā)現(xiàn)的。 “我們的結(jié)果證明，測(cè)量就是一切。在量子層面上，如果你不去觀測(cè)的話，’真實(shí)’就不存在�！盇NU物理與工程研究院的助理教授Andrew Truscott說。 實(shí)驗(yàn)再次證明，量子力學(xué)雖然看起來很奇異，但到此為止仍是正確的。它統(tǒng)領(lǐng)著微觀世界，并帶來了LED、激光與計(jì)算機(jī)芯片等諸多進(jìn)展。 1978年Wheeler提出這一思想實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，這看起來像是不可能實(shí)現(xiàn)的。然而，ANU的小組不僅成功實(shí)現(xiàn)了該實(shí)驗(yàn)，還顛覆了Wheeler的原始構(gòu)想：Wheeler原本設(shè)想用平面鏡來反射光束，而ANU研究人員則使用了激光來散射原子。 物理與工程研究院的博士生Roman Khakimov說：“量子力學(xué)的結(jié)論在光的干涉方面就已經(jīng)很古怪了，更不用說還要用原子做實(shí)驗(yàn)。原子比光子更為復(fù)雜，它們有質(zhì)量，還會(huì)和電場(chǎng)相互作用，這又增加了奇異性。” Truscott的團(tuán)隊(duì)首先將氦原子囚禁在稱為“玻色-愛因斯坦凝聚”的懸浮態(tài)中，然后將其他原子逐出，直到只剩下一個(gè)原子。他們讓這單個(gè)原子通過一對(duì)方向相反的激光束，兩束激光產(chǎn)生了斑馬線一樣的光柵條。就像普通光柵能讓光發(fā)生散射那樣，這種光柵可以散射原子。 隨后，科學(xué)家會(huì)隨機(jī)決定要不要在被散射的原子之后再加入一個(gè)光柵。結(jié)果表明，在加入第二對(duì)光柵的時(shí)候，原子產(chǎn)生了相長(zhǎng)或相消的干涉，表明它在通過第一道光柵時(shí)像波一樣同時(shí)經(jīng)過了多條路徑；而如果不加入第二道光柵，原子就不會(huì)發(fā)生干涉，就好像它只經(jīng)過了一條路徑。 然而，決定是否加入第二道光柵的隨機(jī)數(shù)是在原子穿過第一道光柵之后才產(chǎn)生的。 Truscott說：“如果有人寧愿相信原子在通過第一道光柵時(shí)就已經(jīng)決定了表現(xiàn)為粒子還是波，那他就必須接受這樣一個(gè)結(jié)論：未來的測(cè)量影響了原子的過去。” “實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴我們，原子并不是‘從A走到B’的。只有當(dāng)你測(cè)量它們，結(jié)束了它們的旅程之后，他們才會(huì)呈現(xiàn)出波或者粒子的性質(zhì)�！盩ruscott說。（來源：ANU，翻譯：丁家琦） 助理教授Andrew Truscott（左）與他的博士生Roman Khakimov。 |
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
leongoall: 金幣+3, 挺通俗的理解，多謝分享！ 2015-05-30 19:03:51
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leongoall: 金幣+3, 挺通俗的理解，多謝分享！ 2015-05-30 19:03:51
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感覺測(cè)量這個(gè)詞，其實(shí)不是嚴(yán)格準(zhǔn)確，把人主觀的因素顯得太突出。 實(shí)際物理的測(cè)量，還是一種環(huán)境的改變。 隨著周圍環(huán)境的改變，物體（粒子或粒子波）的行為發(fā)生改變，其實(shí)很好理解。 不同的測(cè)量方法，其實(shí)是產(chǎn)生不同的環(huán)境，改變粒子周圍的環(huán)境。 量子世界，觀察客體和環(huán)境之間的作用，非常大。環(huán)境輕微的改變，就可能影響觀察客體的行為。這個(gè)其實(shí)很好理解。 宏觀其實(shí)也是如此。宏觀上的測(cè)量或者說是觀察，好像對(duì)客體沒有影響，客體行為好像不隨觀察改變，一個(gè)人看不看月亮，月亮的行為都是確定的。但這是因?yàn)槿撕驮铝林g的，差別太大，人對(duì)月亮的影響太弱小。如果把地球看作是一個(gè)觀察者，那有沒有這個(gè)觀察者，月亮的行為還真不同。 但量子世界不同，觀察這個(gè)過程，對(duì)客體的影響，不是那么弱小，所以，客體的行為，實(shí)際是不能獨(dú)立于觀察者的。 觀察者不在那里，不對(duì)客體進(jìn)行觀察，客體的行為還真不一樣。這個(gè)其實(shí)是很好理解的。 地球這個(gè)觀察者在不在那里，月亮的行為，還真不一樣。 所以，人看不看月亮，月亮都在那個(gè)位置，這個(gè)看法，還真不是我們以前理解的那樣。 如果觀察者是地球，地球看不看月亮，月亮還真不相同。 |
2樓2015-05-29 23:23:19
7樓2015-05-30 13:14:48
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
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科普上解釋，只能這樣理解。那些高深的，普通人無法理解。 流行的反駁量子理論的說法，就是人看不看月亮，月亮都在那里，以此說明物理世界是獨(dú)立于觀察者存在的，是客觀的。 我所說的，不過是提醒讀者，這個(gè)說法，在宏觀上都不是絕對(duì)成立。如果觀察者換成地球，觀察者對(duì)月亮是會(huì)產(chǎn)生絕大影響的，月亮不是獨(dú)立于觀察者而存在的。 我不過是想通俗地表達(dá)這個(gè)觀念。 我們以前所受的物理學(xué)教育和影響，很多都是沒有經(jīng)過深刻思考的，都是錯(cuò)誤的，中國(guó)的物理學(xué)教育，太機(jī)械，太死板，太固化。 要來爭(zhēng)論對(duì)量子力學(xué)的理解，現(xiàn)在都無定論。 要說真正的理解，數(shù)學(xué)上的理解，其實(shí)才是真正的理解。 任何解釋，都不如理解數(shù)學(xué)上的公式和計(jì)算，來得根本。 |
8樓2015-05-30 22:05:04
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0.0 [ 發(fā)自小木蟲客戶端 ] |
3樓2015-05-30 10:51:36
racoon01
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4樓2015-05-30 11:08:57
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walk1997
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
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"然而，決定是否加入第二道光柵的隨機(jī)數(shù)是在原子穿過第一道光柵之后才產(chǎn)生的。 Truscott說：“如果有人寧愿相信原子在通過第一道光柵時(shí)就已經(jīng)決定了表現(xiàn)為粒子還是波，那他就必須接受這樣一個(gè)結(jié)論：未來的測(cè)量影響了原子的過去�！�" --- 這個(gè)看不懂 隨機(jī)數(shù)具體是怎么產(chǎn)生 后面這個(gè)說法 未來的測(cè)量影響原子的過去 有點(diǎn)玄虛了吧 猜測(cè)/感覺更象是觀測(cè)到原子層次的量子現(xiàn)象 隨著實(shí)驗(yàn)精度的提高 總有一天 也許會(huì)發(fā)現(xiàn)分子層次 甚至更大尺度的量子現(xiàn)象. btw: 關(guān)于 “我們的結(jié)果證明，測(cè)量就是一切。在量子層面上，如果你不去觀測(cè)的話，’真實(shí)’就不存在�！� 不知是翻譯的緣故 還是"炒"的緣故 這些科普的說法 容易誤導(dǎo)大眾吧 |
9樓2015-05-31 10:34:43
yhrcsu
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