物理学家真的能拯救薛定谔的猫吗?

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世纪网络17
2022-10-31 · TA获得超过5976个赞
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在一项新的实验中,科学家观察了薛定谔的猫的活动,发现他们不仅可以预测猫是“死”还是“活”,而且还可以拯救它。

可能是物理学中最著名的宿命猫科动物,薛定谔的猫的希望所在。

在量子物理学中象征亚原子粒子怪异状态的奇异思维实验中,一只被困在盒子里的猫在盒子打开之前是既死又活的,这时,猫要么死掉,要么高兴地跑开。

人们一度认为,这一时刻的真相是瞬间的,完全不可预测的。但在6月3日发表在《自然》杂志上的一项研究中,耶鲁大学的物理学家们能够观察到施罗德的猫的活动,预测猫的命运,甚至拯救猫免于过早死亡。

有了这一新发现,物理学家们能够“停止这一过程,让猫回到它的生存状态,”米歇尔·德沃雷特,哈佛大学的一位物理学家和这项研究的一位共同作者告诉《生活科学》。[18次量子粒子爆炸我们的头脑]

在物理学中,薛定谔的猫是一个思维实验,猫被困在一个盒子里,里面的粒子有50-50衰变的机会。如果粒子衰变,猫就死了;否则,猫就活了。然而,直到你打开盒子,你不知道猫发生了什么,所以他存在于死亡和存活状态的叠加,就像电子和其他亚原子粒子同时存在于多个状态(如多个能级)直到它们被观察到为止。当一个粒子被观察到并随机选择只占据一个能级时,它被称为量子跃迁。物理学家最初认为量子跳跃是瞬间的和离散的:噗!突然间,粒子处于一种或另一种状态。

,但在20世纪90年代,更多的物理学家开始怀疑,在进入最终状态之前,粒子在跳跃时遵循线性路径。南加州大学(University of Southern California)的物理学家托德布鲁恩(Todd Brun)表示,当时,物理学家还没有技术来观察这些轨迹。这就是Devoret和他的合著者的观点。

耶鲁大学的物理学家们用一束明亮的光照射一个原子,观察光在发生量子跃迁时是如何散射的。他们发现量子跃迁是连续的而不是离散的,跃迁到不同的离散能级,并保持在特定的“飞行”路径上。

一旦物理学家知道原子所接近的特定状态,他们就能够逆转这种飞行,该书的主要作者、耶鲁大学物理学家兹拉特科·米涅夫(Zlatko Minev)说,通过在正确的方向和正确的强度施加力。他补充说,正确识别跳跃类型对成功逆转飞行至关重要。”“这是非常不稳定的,”米涅夫告诉现场科学。

一些物理学家,如布伦,对这一发现并不感到惊讶:“这与任何人预测的都没有不同,”布伦告诉现场科学有趣的是他们进行了实验。

这一新发现对于像激光干涉仪引力波观测站(LIGO)这样的研究设施特别重要,物理学家在那里观测引力波,德沃雷特说。在这些研究设施中,粒子的不可预测性,也被称为量子噪声,是科学家精确测量的祸根。

“就像物理学家喜欢说的,有了量子噪声,连上帝都不知道你会测量什么,”德沃雷特说。通过这项研究,物理学家们可以“静音”量子噪声并进行更精确的测量。

粒子,以及薛定谔猫的命运,在长期内总是有些不可预测的,德沃雷特说。他和他的合著者的主要发现是,他们的命运可以在发生时观察和预测。

“这有点像火山爆发,”德沃雷特解释说,“从长远来看,它们是不可预测的。但是在

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