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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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沒有測量，就沒有真實：量子力學(xué)又一原則通過實驗檢驗 已有9人參與
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量子力學(xué)的奇異本質(zhì)又經(jīng)受住了另一場考驗：澳大利亞科學(xué)家將一項著名的思想實驗付諸現(xiàn)實，證明在量子世界中，真實僅僅在測量之后才能存在。 澳大利亞國立大學(xué)（ANU）的物理學(xué)家實現(xiàn)了John Wheeler的“延遲選擇”思想實驗，在該實驗中，一個運動物體既可能表現(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候決定表現(xiàn)為粒子還是波的呢？ 經(jīng)典力學(xué)的常識告訴我們，物體要么是粒子，要么是波，跟測量無關(guān)。但量子力學(xué)預(yù)測，你看到一個物體是有干涉現(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，測量就是一切。在量子層面上，如果你不去觀測的話，’真實’就不存在�！盇NU物理與工程研究院的助理教授Andrew Truscott說。 實驗再次證明，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、激光與計算機(jī)芯片等諸多進(jìn)展。 1978年Wheeler提出這一思想實驗的時候，這看起來像是不可能實現(xiàn)的。然而，ANU的小組不僅成功實現(xiàn)了該實驗，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驗。原子比光子更為復(fù)雜，它們有質(zhì)量，還會和電場相互作用，這又增加了奇異性�！� Truscott的團(tuán)隊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，直到只剩下一個原子。他們讓這單個原子通過一對方向相反的激光束，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)家會隨機(jī)決定要不要在被散射的原子之后再加入一個光柵。結(jié)果表明，在加入第二對光柵的時候，原子產(chǎn)生了相長或相消的干涉，表明它在通過第一道光柵時像波一樣同時經(jīng)過了多條路徑；而如果不加入第二道光柵，原子就不會發(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結(jié)論：未來的測量影響了原子的過去。” “實驗結(jié)果告訴我們，原子并不是‘從A走到B’的。只有當(dāng)你測量它們，結(jié)束了它們的旅程之后，他們才會呈現(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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racoon01
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4樓2015-05-30 11:08:57
★ ★ ★ ★
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
leongoall: 金幣+3, 挺通俗的理解，多謝分享！ 2015-05-30 19:03:51
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，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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感覺測量這個詞，其實不是嚴(yán)格準(zhǔn)確，把人主觀的因素顯得太突出。 實際物理的測量，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，其實很好理解。 不同的測量方法，其實是產(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。這個其實很好理解。 宏觀其實也是如此。宏觀上的測量或者說是觀察，好像對客體沒有影響，客體行為好像不隨觀察改變，一個人看不看月亮，月亮的行為都是確定的。但這是因為人和月亮之間的，差別太大，人對月亮的影響太弱小。如果把地球看作是一個觀察者，那有沒有這個觀察者，月亮的行為還真不同。 但量子世界不同，觀察這個過程，對客體的影響，不是那么弱小，所以，客體的行為，實際是不能獨立于觀察者的。 觀察者不在那里，不對客體進(jìn)行觀察，客體的行為還真不一樣。這個其實是很好理解的。 地球這個觀察者在不在那里，月亮的行為，還真不一樣。 所以，人看不看月亮，月亮都在那個位置，這個看法，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
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0.0 [ 發(fā)自小木蟲客戶端 ] |
3樓2015-05-30 10:51:36
5樓2015-05-30 12:38:06
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