薛定諤的貓有救了?愛因斯坦:看,我就說上帝不擲骰子吧
在量子力學領域有一個非常非常著名的悖論,那就是薛定諤的貓。
所謂薛定諤的貓,指的是一個密閉盒子里有一隻貓。這個盒子的開口連接著一個機關,當開口被打開的時候會出發裝置。機關里有一個放射性原子,它可能衰變也可能不衰變,不衰變則已,衰變就會觸發機關釋放肚臍,導致這隻貓死掉。所以,當一個人打開盒子的時候,既有可能看到活的貓,也可能看到死的貓。打開盒子之前,這隻貓既是死的又是活的。
這個悖論,聽起來雖然有點荒謬,它實際上是把一個微觀的事情「轉換」成了一種宏觀的現象。但是卻反應了量子力學的一大特點——不確定性。
和宏觀世界不同,量子世界是一個非常奇妙的世界。通常我們說,一個人在什麼位置,就是在什麼位置。可是,在量子領域,一個粒子可能既在這裡,又在那裡。
對於這個理論,別說我們了,連最偉大的科學家愛因斯坦都難以理解。他還說了一句家喻戶曉的話:上帝不擲骰子。也就是說,上帝(或者說自然科學)不允許事情完全隨機發生(這是通常的說法,也有人認為愛因斯坦這句話被誤解了,他能夠接受量子世界的隨機性)。
不過,最近耶魯大學的一項研究表明:薛定諤的貓似乎還有救。
當一個人打開裝著薛定諤貓的盒子的瞬間,就會發生量子躍遷。量子躍遷指的是量子狀態的改變,薛定諤的貓是把微觀的理論轉換到宏觀的一種事件,那麼,量子躍遷就是打開盒子導致的機關被觸發這個事件轉換回微觀變化。
根據以往的認知,量子躍遷(或者觸發機關)是瞬間完成的事件。一旦觸發機關,薛定諤的貓就會馬上死掉。而新的研究表明,量子躍遷其實是一個非常非常快的過程,它不是完全不需要時間的。
耶魯大學茲拉特科·米涅夫博士自創了一套超導電路雙間接監測方法,可以非常有效地觀測原子。利用這個方法,他終於發現了這個震驚世界的結論。他將量子躍遷的極其微弱的量子信號放大以便於觀測。他發現,每當量子躍遷發生之前,他都能檢測到光子的缺失。
這也就是說,當一個人打開裝著薛定諤貓的盒子的瞬間,他可以利用一套特殊的裝置來進行檢測,從而判斷自己有沒有觸發機關。一旦發現觸發了機關,他可以利用非常先進的裝置(當然也是比喻)把貓救出來,從而「逆轉」貓被殺的過程。
這個發現可謂是驚世駭俗,它直接質疑了薛定諤、玻爾等老一輩量子力學大師。
不過,大家也不要過於誇大這個發現的「強大」,米涅夫本人也表示:在一定程度上來說,量子躍遷確實是可以預測的。但是,如果從長遠來看,量子領域依然具有不確定性。
總之,這次發現依舊具有很大的意義,在人類研究量子領域的路上不可忽略。
同時,即使是大師,也未必永遠正確。量子力學對於現在的我們來說是非常重要的理論,可是在未來的某一天,誰敢保證有些量子理論不會被推翻呢?人類的科學進步離不開質疑與研究,只有敢於質疑,才能夠發現別人發現不了的新成果,人類也才能進步。
TAG:科學求知之者 |