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砂粒大小的鼓扩展了量子理论的范围

发布时间:2017-05-27 01:01:44来源:未知点击:

雅各布·阿隆(Jacob Aron)敲击一个小小的鼓声预示着奇怪的量子力学世界会侵入我们的日常生活虽然不比一粒沙子大,但鼓是最大的物体,它已经被遵守了不确定性原理,这是量子理论的核心思想除了扩展观察到的量子理论的范围之外,这一发现可能使寻找难以捉摸的引力波变得复杂:它表明由时空中这些仍然假设的涟漪引起的无穷小运动可能被量子效应所淹没不确定性原理说你不能同时确定粒子的确切位置和动量例如,从电子中反射光子会告诉你它在哪里,但它也会改变电子的运动,从而在速度上产生新的不确定性这个想法限制了我们测量非常小的物体(如电子和原子)的性质的能力该原理也应该适用于日常的宏观物体,但这还没有经过测试 - 对于较大的物体,由于随机噪声,原理的影响往往会被测量中的其他不确定性所淹没为了扩大不确定性原则的已知范围,科罗拉多大学博尔德分校的Tom Purdy及其同事通过在方形框架上紧密拉伸40纳米厚的氮化硅片而制作了一个鼓,边长为半毫米 - 约一粒沙子的宽度他们将鼓放在一个真空室内,冷却到绝对零度以上几度,最大限度地减少随机噪音造成的干扰通过在鼓上连续发射光子流,他们能够随时获得越来越精确的皮肤位置测量结果然而,这也导致皮肤以未知的速度振动当他们试图确定其动量时,他们的测量误差就会增加 - 正如不确定性原理所预测的那样 “你通常不必考虑可以握在手中的物体的量子力学,”普尔迪说不确定性原理如此大规模地影响可以影响对引力波的追捕,这是由爱因斯坦的广义相对论预测但从未被发现过引力波探测器寻找通过时空波纹引起的两个测试质量之间距离的微小变化普尔迪说,他的团队的实验证实了长期以来的怀疑,即量子不确定性可能会压倒这些非常小的变化现在,他和其他人可以使用鼓来探索更先进的测量技术,以减轻影响例如,物体动量的不确定性可能导致其未来的位置不确定性,应该有办法尽量减少这种连锁效应 “你无法避免不确定性原则,但你可以通过一些聪明的方式使它[增加动力 - 不会再增加到以后的位置不确定性,”Purdy说澳大利亚布里斯班昆士兰大学的杰拉德•米尔本(Gerard Milburn)表示,他的实验是对传统观念的彻底证明,即原子世界是量子的,而宏观世界是经典的,他没有参与这项工作以前,模糊量子经典鸿沟的尝试涉及纠缠钻石并展示金属带中的量子叠加尽管取得了这些成就,但米尔本并没有排除真正大规模崩溃的可能性 “当然,也许有一天我们会看到量子力学在某种程度上失败了对它进行破坏测试是沿着这条道路前进的良好动力,“他说期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.1231282关于这些主题的更多信息: