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2018-03-29 09:25 |
五种怪异量子效应:量子齐诺效应和真空双折射
据国外媒体报道,目前,澳大利亚研究员劳伦·福格(Lauren Fuge)指出,除了著名的“薛定谔的猫(Schrodinger’s cat)”和海森堡的“不确定原理(uncertainty principle)”之外,量子效应还存在许多怪异现象。 vEc<|t G<>h>c1>z 你可能听过“薛定谔的猫”和海森堡的“不确定原理”,甚至量子纠缠(quantum entanglement),这些量子现象试图以极小比例解释世界,自从量子效应被发现,在一个世纪里这些神奇效应已是众所周知。 $Ned1@%[ 但事实上量子效应仅是原子和亚原子微粒怪异和违反直觉的开始,许多奇特的量子效应仍然令科学家迷惑不解,以下是五种最怪异的量子效应: sf Zb$T
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[attachment=82759] N gagzsJ= 1、量子齐诺效应(quantum Zeno effect) xp
F(de 3XIL; 5 让我们先从经典的“薛定谔的猫”理论开始吧,在这个著名的思维实验中,一只猫被困在装有放射性物质的盒子里,如果放射性物质进行衰变,辐射会触发一个释放毒气的探测器,这只猫会被杀死。 ddwokXx
( srryVqgS 但我们检测盒子内部状况,发现盒子内部会同时存在两种状态:一种状态是猫没有腐烂,仍是活着的;另一种状态是猫已腐烂,它已死去。此刻我们决定观察一下盒子里面的情况,证实这只猫是死了,还是又活过了一天。 6T6UIq jE2EoQi, 但是你每秒数千次窥视这个盒子,监测盒子中的放射物质,你可能改变这一变化过程。根据你所观测的方式,结果可能是延迟放射性衰变(被称为量子齐诺效应)或者加速放射性衰变(被称为量子反齐诺效应)。据悉,齐诺效应的命名源自古希腊哲学家齐诺的名字,这位哲学家曾提出一系列逻辑悖论,其中最著名的包括:关于龟兔赛跑的“阿基里斯谬论(Achilles)”,证实擅跑英雄阿基里斯追上乌龟是不可能的,因为任何距离都可切割成无数小的距离,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地奋力向前爬,阿基里斯就永远也追不上乌龟! >9,LN;Ic 9.wZhcqqU 齐诺效应引起的变化是由于测量引起的干扰,甚至人们只需晃动盒子,而不是朝向盒子里观看,就完全足够了。 Vx%!j& R,`3 SW() 2、中微子缺少“身份识别” N6BEl55 & c!a1@G “薛定谔的猫”是量子物理中较奇特的构想例子之一,证实叠加理论的存在。这一基础理论认为,物体能同时以两种或者更多状态存在,即一只存活或者死亡的猫并非你现实情况下所看到的,物理学家在实验室经常使电子同时顺时针和逆时针旋转。 w"q^8"j! 4k)0OQeW6 基于以上观点,科学家表明神秘微粒——中微子,在穿行数百公里的范围内可保持两种或者更多的状态,中微子是一种亚原子粒子,它与物质几乎没有相互作用(每秒大约有10万亿个中微子穿过你的手)。同时,它们在穿越空间时,会在不同“味(用以区分不同类型的夸克和不同种类的粒子)”和类型之间快速振荡,中微子会以一种“味”开始,并以另一种“味”到达目的地。 =}%Q}aPp N=j$~,yG 但是这种转换并不简单,研究表明,在穿行过程中,中微子并没有明确的“味”,它们仍然处于一种“身份认同危机(identity crisis)”状态,同时存在多种“味”。 P\%aJ'f~ 6E$ET5p& | |