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    瑞士科学家对80岁“幽灵”量子悖论进行大规模测试

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      普朗克

      一组瑞士科学家对量子力学中最奇怪的悖论进行了一次大规模测试,阿尔伯特·爱因斯坦怀疑地称为“鬼魅般的超距作用”。故事发生在80多年前。回到1935年,爱因斯坦和物理学家鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森发现了一些奇怪的东西。它们缠结了两个粒子——我们叫它们爱丽丝和鲍勃——这样它们的物理性质就连在很远的地方都有联系,你对一个粒子做的任何事情都会影响到另一个粒子。直觉上,你会认为如果你能接触到爱丽丝,就会知道她比你对鲍勃的了解更多。这也是你所期望的爱因斯坦相对论物理定律在大尺度上。

      瑞士科学家对80岁“幽灵”量子悖论进行大规模测试

      阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein),图片:Library of Congress

      但是物理学家三人组发现了一些奇怪的东西,现在被称为爱因斯坦-波多斯-罗森(EPR)悖论:通过研究爱丽丝,你对鲍勃的了解比你对爱丽丝的了解要多得多。后来使用单个粒子的实验证明了物理学家在这一点上是正确的。但(4月26日)在《科学》杂志上发表的这项新实验表明,即使是一团近600个过冷的粒子也会产生这种效应。这并不令人惊讶,确切地说,最初以两种粒子构成的悖论也出现在数百个粒子簇中。在一个非常小的系统中工作的物理也应该在更大的系统中工作。但是科学家们进行这些更复杂的测试,因为他们帮助证实了旧的理论,并缩小了这些理论可能是错误的方法。他们还展示了现代技术的能力,爱因斯坦和他的同事们只能用抽象的术语来思考。

      为了完成这个实验,研究人员冷却了大约590个铷原子(给予或取30个原子)到绝对零度的边缘。在这种温度下,原子形成了一种称为玻色-爱因斯坦凝聚态的物质状态,正如现场科学所报道的那样,这是一种物质的状态,在这种状态下,一大群原子被纠缠在一起,它们开始变得模糊,彼此重叠;它们开始表现得更像一个大粒子而不是许多单独的粒子。量子物理学家喜欢用玻色-爱因斯坦凝聚态进行实验,因为这种物质倾向于在足够大的尺度上展示量子世界的怪异物理,让科学家们直接观察它。

      在这个实验中用高分辨率成像来测量铷原子汤中不同部分的自旋。冷凝物中的原子如此纠缠在一起,以至于物理学家只能通过研究第一个来预测第二大块的行为。发现,这两大块原子都纠缠在一起,以至于当第一个物体被观测到的时候,第二个物体的行为实际上是更容易知道的,反之亦然。对于量子世界来说,EPR悖论已经在一个相对大规模的范围内出现了。

      博科园-科学科普|文:Rafi Letzter/Live Science

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