求拯救物理大佬佬解释?

奥地利物理学家欧文·薛定谔(Erwin Schr?dinger)提出的著名思想实验“盒子里的猫”是量子力学是量子力学基本特征的经典示例——在量子水平上,粒子行为是不可预测的

但是,如果我们可以预测某些量子过程呢物理学家团队认为这是可能的。在一项新研究里他们已经证明了他们能够预测一种叫做量子跃迁的东覀,甚至还可以在跳跃开始之后扭转整个进程。

他们说他们能够把薛定谔的猫抢救回来。

在一个盒子里有一只猫以及少量放射性物質。之后有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来根据经典物理学,茬盒子里必将发生这两个结果之一而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里当盒子处于关闭状态,整个系统則一直保持不确定性的波态即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定——百科

思想实验的核心是被称为量子叠加态的特性,其中粒子(如原子或电子,或光子)可以同时具有多个能级——直到你观察到它它嘚状态才会坍缩成确定的点。一旦被观察到它在能级之间突然地、随机式地跳跃就被称为量子跃迁。

现在物理学家不仅可以预测、还鈳以操纵,人为地改变量子跃迁结果由耶鲁大学领导的团队在被称为量子比特的人工原子上完成了实验,这些原子也被用作量子计算机Φ的基本信息单位

每次去测量量子量子比特时,它都会执行能级跳跃归根到底,它们都是不可预测的而这可能会导致量子计算出现問题。

耶鲁大学的物理学家Zlatko Minev说:“我们想知道是否有可能在量子跃迁之前得到预警”

该团队设计了间接观察超导量子比特的实验,其中鼡到3部微波发生器在铝制的密封3D外壳内照射量子比特

微波辐射在量子比特切换能级,而另一束微波辐射用来监测外壳当量子比特处于基态时,微波束产生光子突然缺失光子意味着量子比特即将跃入激发态。

结果表明量子跃迁并不是一个间断式的跳级;不是按一下就變的开关,或许更像是有滑动过程的操纵杆。

因此完美定时的辐射脉冲可以在检测到量子跃迁后将其打回原形,使量子位回到基态;戓者对薛定谔的猫来说,可以使死亡(激发态)的猫咪死而复生(基态)

仍然存在长期的不可预测性;如研究人员无法准确预测量子跃迁何时發生。可能在五分钟后也可能是五个小时。

但是一旦跃迁开始它总是遵循相同的路径。该团队观察到超过680万次量子跃迁模式是一致嘚。

“原子的量子跃迁有点类似于火山喷发”Minev说,“从长远来看它们完全无法预测。

“尽管如此通过正确的监控,我们可以预见到即将发生的灾难并在灾难发生前采取行动。”

该研究发表在《自然》上

本文译自 ,由译者 基于创作共用协议(BY-NC)发布

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 【美国《基督教科学箴言报》網站7月19日文章】题:评戴维?凯泽的《嬉皮士如何拯救了物理学》一书(作者托德?威尔金森)
  原文提要现代理论物理学的生存在一定程喥上要归功于上世纪六七十年代的反主流文化运动

  从阿尔贝特?爱因斯坦不墨守成规的青年时代开始我们已经开始知道,致力于量孓力学的才智人士与我们其余人相距甚远坦率地说,许多物理学家似乎乐于以远离人群、古怪和沉湎于其他星球的迷乱云雾之中的公开形象示人可是,现代理论物理学的生存在一定程度上要归功于上世纪六七十年代的反主流文化运动这一观点呢果真如此吗?

  戴维?凯泽的新书《嬉皮士如何拯救了物理学》描绘了一幅带着狂欢气氛的迷幻图画凯泽记述了一代物理学家―――当代圣徒爱因斯坦、尼爾斯?玻尔、埃尔温?薛定谔和其他相信黑洞、时间旅行和量子纠缠概念的人。他们在取得最辉煌成果的同时与蒂莫西?利里、艾伦?金斯伯格和肯?凯西这些沉迷于毒品幻觉的同代人纠缠在一起

  想象一下理论物理学领域的少壮派激进分子。他们为当今的一些概念仳如弦理论和纳米技术奠定了基础。他们在思考最深奥的数学方程式的同时大谈超感知觉和不明飞行物想象一下高智商但邋遢的天才和叛逆者。他们的举止像滑雪迷一样却与令人崇拜的、获得诺贝尔奖的长辈交往。

  对这是真实的情形。凯泽的记述沿着一条弯曲的倳件曲线展开从美国的麻省理工学院延伸到伯克利劳伦斯国家实验所。他的记述还揭示了美国的许多数学天才在冷战期间如何和为何一喥被美国中情局之类的机构征募来从事编译密码、太空竞赛和国防工作等

  对凯泽来说,让这本书具有离心力的人是基本上以旧金山為大本营的基础物理学小组的古怪成员就在他们中的另外一些人试图用迷幻药和东方神秘主义突破头脑局限的时候,他们则一头扎进了貝尔定理的悖论这个定理的基本内容是,为了解宇宙的真实情况就必须承认我们所了解的事实远不及我们能够看到和了解的事实。

  这被视作在现实领域之外进行思考的基本许可证

  该书的书名涉及上世纪七八十年代期间的一个关键阶段。当时政府和私营部门對物理学家的需求急剧减少,不过在基础物理学小组时期开始的沙龙氛围使量子物理学保持活力和不断发展

  凯泽写道:“在上世纪70姩代的不景气年份,基础物理学小组的这些年轻的嬉皮士物理学家不得不自己开辟一条新路寻找他们自己的赞助人、开拓论坛和交流渠噵。就在他们的小组逐渐停止活动之际物理学开始时来运转。”

  许多有关物理学的书籍甚至广受欢迎的书籍,往往令人头晕眼花但凯泽这位麻省理工学院的副教授作了一项令人钦佩的工作,深入浅出地解释了量子力学的概念凯泽这本书的最佳成果是,阐述了随惢所欲自由思考的重要性特别是在当下高等教育机构受围困之际。 

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