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物理学家真的可以救掉薛定ding的猫吗?

物理学中最著名的注定的猫科动物,薛定ding的猫,可能会充满希望。

在奇异的思想实验中,象征着亚原子粒子的怪异状态 量子物理学,只限于盒子的猫既死又活,直到盒子被打开时,猫要么掉下来死了,要么高兴地跳开。

曾经有人认为,这一瞬间是瞬间的,而且是完全不可预测的。但是在6月3日发表于该杂志的一项研究中 性质,耶鲁大学的物理学家能够观察到Schrödinger的猫在行动,预测猫科动物的命运,甚至可以使猫免于过早死亡。

这项研究的合著者之一,哈佛大学的物理学家米歇尔·德沃雷特(Michel Devoret)告诉这项新发现,物理学家们能够“停止这一过程并使猫恢复其存活状态”。 [18倍的量子粒子让我们惊叹]

在物理学中 薛定ding的猫 是一项思想实验,其中将猫困在盒子中,盒子里有50-50几率腐烂的颗粒。如果粒子腐烂,猫就死了;否则,猫就活着。但是,在打开盒子之前,您不知道猫身上发生了什么,因此它以死活状态的叠加形式存在,就像电子和其他亚原子粒子同时以多种状态(例如多种能量)存在一样水平),直到观察到它们为止。当观察到一个粒子并随机选择仅占据一个能级时,这称为量子跃迁。物理学家最初认为量子跃迁是瞬时且离散的:Po!突然之间,粒子处于一种或另一种状态。

但是在1990年代,更多的物理学家开始怀疑粒子在进入最终状态之前随着跳跃而遵循线性路径。当时没有参与这项研究的南加州大学物理学家托德·布伦(Todd Brun)说,当时,物理学家还没有观察这些轨迹的技术。这就是Devoret和他的合著者进入的地方。

耶鲁大学的物理学家向一个原子照射了明亮的光,并观察了光如何随着量子跃迁而发生散射。他们发现,量子跳跃是连续的,而不是离散的,并且跃迁到特定“飞行”路径的不同离散能级。

耶鲁大学物理学家兹拉特科·米涅夫说,一旦物理学家知道了原子接近的特定状态,他们就可以通过以正确的方向以正确的强度施加力来扭转飞行。他补充说,正确识别跳跃的类型对于成功逆转飞行至关重要。 Minev告诉Live Science:“这非常不稳定。”

一些物理学家,例如布伦(Brun),对这一发现并不感到惊讶:“这与任何人的预言都没有什么不同,”布伦对Live Science说。 “有趣的是他们是通过实验进行的。”

这一新发现对诸如激光干涉仪引力波天文台(LIGO)等研究机构特别重要,物理学家可以在其中进行观察。 引力波,Devoret说。在这些研究机构中,粒子不可预测性(也称为量子噪声)是科学家进行精确测量的祸根。

“正如物理学家喜欢说的那样,利用量子噪声,甚至连上帝也无法知道您将要测量的东西,”德沃雷特说。通过这项研究,物理学家可以“静音”量子噪声并进行更精确的测量。

德沃雷特说,从长远来看,粒子和薛定ding猫的命运永远是不可预测的。他和他的合著者的主要发现是,他们的命运可以在发生时进行观察和预测。

“这有点像火山喷发,”德沃雷特解释说,“从长远来看,它们是无法预测的。但是从短期来看,您可以看到火山何时喷发。”

最初发表于 世界科学.