量子柴郡猫:比薛定谔的猫更怪异

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hexingjie1980
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  “没有猫的笑脸”
  柴郡猫是刘易斯·卡罗尔所著的《爱丽丝梦游仙境》中的一个古怪的动物角色,它是一只咧嘴的猫,拥有能凭空出现或消失的能力,甚至在它消失以后,它的笑容还挂在半空中:
  “好的。”猫答应着。这回它消失得非常慢,开始是尾巴梢,最后才是那张咧嘴的笑脸,那个笑脸在身体消失后又停留了好一会儿。
  “哎哟,我常常看见没有笑脸的猫,”爱丽丝想,“可是还从没见过没有猫的笑脸呢。这可是我见过的最奇怪的事儿了。”
  如果把笑容认为是柴郡猫的一个属性,那么只留下笑容而身体消失,意味着柴郡猫的位置与它的属性分离,而物理学家发现这种位置与属性分离的柴郡猫还真的存在。在2013年,以色列物理学家发表论文指出,量子世界中微观粒子的位置和它的属性是可以分开的。比如实验者可以在一个地方检测到粒子的位置,而在另一个地方检测到它的自旋性质。这听起来太奇怪了,比那个著名的薛定谔的猫还怪异。那么物理学家是如何制造出量子柴郡猫的呢?
  弱测量方法
  根据量子力学,一个微观粒子可以同时处在多种状态之下,例如光子可以同时穿过一块板上平行的两个缝隙,这种状态被称为叠加态。但我们去测量光子具体的状态时,会使得光子在多种状态下突变为唯一的一种状态。不过有一种测量方法可以“温柔地”对微观光子进行测量,虽然测量最终得到的结果包含的信息很少,但不会使光子在多种状态下突变为一种状态,这种方法被称为弱测量方法。例如光子在干涉仪中的反光镜上反弹时会引起反光镜微弱的移动,测量这种移动就是弱测量,虽然获取的信息很少,只能推测出光子是否刚经过反光镜,但这种测量不会使得光子在多种状态下突变为一种状态。
  至于量子柴郡猫的情况,你可以对粒子进行弱测量,这种弱测量虽然没有破坏叠加态,但也会影响部分属性。具体地说就是弱测量使得一个电子位置在第一个地点里被保留,在第二个地点里被破坏,而对于它的自旋在第一个地点里被破坏,在第二个地点里被保留。所以电子在第一个盒子里输出其位置的信息,在第二个盒子里输出其自旋的信息。这样量子柴郡猫就诞生了。
  真的是量子柴郡猫?
  既然理论提出来了,那就应该检测一下。来自奥地利维也纳技术大学的物理学家们在2013年12月发表的论文指出,他们通过实验成功地“捕捉”到了量子柴郡猫。他们在干涉仪的一边测量了中子的位置,在另一边测量了中子的自旋属性。
  不过量子柴郡猫的存在还是有些争议。这种量子柴郡猫真的存在,还是只不过是由于实验设计所导致的一种假象。例如,也许实验中测量到的只不过是一个粒子的位置和另一个粒子的自旋属性。所以量子柴郡猫仍在困惑着物理学家。而对于读者来说,你也可以尝试把自己的困惑留在这里,然后去别的地方走走。
其他文献
互联网是一个易变的地方。虽然互联网很抽象,但是也是可以量化的,你可以在任何给定的时刻查到网上的统计数据的变化。  每一个时刻存在的网站的数量大约10亿个,不过网站诞生和死亡速度都很快,以至于它们是什么时候出现或者什么时候消失的都很难确定。  你可能会认为,网站会不断增加,但事实上,目前网站数超过10亿,而这个数量已经是一个峰值。很多网页会在几个月内淡出人们的视野,它们的寿命通常不超过100天,其中
期刊
目前科学家还没有找到确切的原因。不过我们可以试着来解释一下。哭和笑是相似的心理反应,两者都发生在强烈的情绪出现时,都会持续一段时间,不能说停就停,说开始就开始。  我们把哭泣和悲伤、疼痛等联系在一起,这是一种很复杂的人类反应。人类在各种情绪下都有可能哭泣,比如悲伤、疼痛、高兴、激动等等。哭和笑都能缓解人强烈的情绪,可以抵消皮质醇和肾上腺素对人的影响。  除了个人心理上的原因,一个人笑到哭有可能与人
期刊
有些魔术师和街头艺人称,表演光脚踩碎玻璃,需要一些神秘力量的帮忙。不过,这可能真的没什么玄机。其中,有些表演中用的可能是假的玻璃,这些玻璃碎片的边缘虽然也锋利,但是不够结实,不会刺破脚底。另外,有些人脚底涂了某种增加脚底韧性的物质,这使脚底更具有弹性、更厚实。  不过,一个有经验的演员并不需要这些东西,因为在碎玻璃上安然无恙地行走是有一定的诀窍的:  1、许多表演者用的是葡萄酒或者香槟酒瓶,这些酒
期刊
不会,并且用水浇在恒星上,反而会让它产生相反的效果。一颗恒星核聚变的强度取决于恒星的温度和压力。如果我们为恒星加入大量含有氢和氧的物质,比如水,那么就会增加恒星的质量,以及恒星中心的压力,这样的话就会使核聚变更猛烈,恒星也就会更亮。  澳大利亚西澳大利亚大学  天文学助理教授  克里斯托弗·施普林戈布
期刊
很多人在做梦时总是跑不快,尤其是遇到危险时,虽然非常恐惧,但是不管怎么努力也跑不动。科学家认为,总体来说,我们的梦实际上可能就是慢镜头的梦。在一些实验中也证实,不管是做清醒梦,还是普通的梦,人在完成相同活动时,梦境中所花的时间都会比在现实中长。  此外,还有些心理学家发现,并不是所有的人在梦里都跑得很慢,有些人在梦里会以正常速度甚至是超快的速度奔跑,不过跑得很快时,人可能就会在梦里飞起来了。而之所
期刊
卷发有可能是由基因决定的,也可能是因为平时用的洗发护发产品并不适合你。  不过通常在你的身体上,头发肯定是最先感知到水分存在的。这就像煤矿矿井中的加纳利群岛的金丝雀,能快速感知有毒气体(这种鸟对一氧化碳敏感程度是人类的几十倍)。这是因为潮湿的空气中,氢含量很高(水中含有氢和氧),而组成头发的化学成分对空气中的氢非常敏感。在一些小工具中就利用到了头发的这一特性,比如毛发湿度计。这种湿度计以头发为测量
期刊
地月之间的距离在363104千米到405696千米之间,而水星、金星、火星、木星、土星、海王星和天王星如果挨在一起,那么将占去约39万千米的距离。所以取最小值时,海王星将无地容身;取最大值时,还有一些空余。  如果将这些行星都塞在地球和月球之间,连成一线,那么岩石行星,包括水星、金星、地球和火星将会很快被木星吞噬,然后气态巨行星,包括土星、天王星和海王星将坠入木星,造成可怕的相撞事件,大量外层物质
期刊
用枕头当消声器的情景经常出现在电影和电视剧中,不过现实中枕头当消声器的效果可能并不像影视剧中那么好。枪声主要来自于气体从枪管迅速膨胀,如果枕头能够密封住枪口——容纳并冷却气体,那么有可能能够降低声音的大小。但是这个效果是有限的。仅从扳机机构的噪音来说,它的声音可以达到100分贝以上,这个声响是很大的了,因为我们大声说话时的声音也只有70分贝左右,而战斗机起飞的声音在150分贝左右。  另外一方面,
期刊
根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞里面是个奇点,那是个物质密度无限大的点。但是科学家又说,在这样一个密度无限大、引力无限大的奇点里,所有的物理定律统统失效,科学完全不起作用,当然相对论在黑洞无限大的奇点处不再成立。那么这个密度无限大的奇点到底存不存在?这里面有个逻辑上的悖论。如果黑洞里没有奇点,那么广义相对论就会成立,可是之后,适用的广义相对论又会推论出黑洞里有奇点。如果黑洞里有奇点,那么广义相对论就
期刊
在现实中,经常流传着一些外星人绑架人类的故事。如果外星人真的绑架过人类,那为什么外星人要穿过数万光年的星际空间来到地球上,冒着被这里好战的政府击落的风险,只花几个小时来绑架那些无辜的地球人?  一些科幻作品对此展开过各种想象——外星人来到地球必然有着特定的目的,可能是经济上的、文化上的,或者与自身生存相关。例如,《E.T.》就想象一位外星植物学家来地球是为了研究这里的植物。《铁血战士》中的外星铁血
期刊