首次證明光的產生同時存在三種狀態,薛丁格的貓將變成了3隻?

2020-12-06 環球科技視界

光量子,又被稱為光子,是傳遞電磁相互作用的基本粒子,光子的概念在1905年首次由愛因斯坦提出。相應地,量子光學就是利用光的粒子理論來研究光輻射的產生的理論,它是闡述光與物質相互關係和相互作用的一門學科。

而最近又有研究納米科學的物理學家首次證明,光的直接產生是同時存在一個光子、兩個光子和沒有光子的狀態的。同時研究中也指出即便老舊的使用了很多年的光發射器也能夠產生這樣的量子態,那麼這種狀態很有可能就是它的固有屬性,該理論也極有可能具有普適性。

科學家們期望通過對光的這一理論研究發現能夠擴展到其他原子系統上,如果真的能夠證實這一理論也能夠用來普遍地解釋其他粒子屬性的話,那麼此次的發現將是量子物理學的重大突破。

可以用我們最熟知的「薛丁格的貓」理論通俗地解釋此次的研究成果。薛丁格的貓是物理學及提出的一個實驗,將一隻貓裝在一個有著少量鐳元素和氰化物的密閉容器中,因為鐳本身的衰變是存在一定的機率的,所以這隻貓的死活也就難以定論。如果衰變發生,那麼就會觸發容器中的機關讓氰化物釋放,貓就會死亡;不發生衰變,貓就就繼續活著。

而在量子力學理論中,認為鐳元素是出於衰變和沒有衰變兩種狀態中的疊加態,那麼貓就處於死貓和活貓兩種狀態,兩隻不同狀態的貓可能是同時存在的,這就是薛丁格的貓理論。

但是因為這個理論難以被事實論據證明,所以在許多科幻小說中就有了其他的猜想和假設。諸如《球狀閃電》中量子世界在未被觀察的時候是存在的,而被觀察到之後就會開始坍塌消失,認為量子世界只有一種狀態。

又比如在《天才在左瘋子在右》中精神病人所說的兩個不相干的物質粒子本質上是以另一種方式連接著的,只不過其間有東西覆蓋了連接的路徑,因此在我們眼中它是分開的,這種說法就是認為量子是同時存在三種狀態的。

當然這些都是科幻中的猜想,不過此次的理論發現或許與上面例子中的後者類似,可以將兩個光子看作兩個物理粒子。這兩個物理粒子之間存在連接路徑,但是是被覆蓋而無法被觀察到的。那麼此時就有三種狀態,即兩個光子和路徑連起來形成的一個光子、因為路徑被覆蓋導致看起來分開的兩個光子、能看到路徑看不到兩端粒子的沒有光子的狀態。

這些光子疊加的理論進展將能夠為未來的量子通信、量子計算機等技術革命鋪設基礎路徑,值得關注。

相關焦點

  • 薛丁格的貓在講一個什麼道理?真的存在「既死又活」的狀態嗎
    這裡必須要認識量子行為的一個現象:觀測微觀世界的物質時,粒子有不同的存在形式,即粒子和波。通常,微觀物質以波的疊加混沌態存在;一旦觀測後,它們立刻選擇成為粒子。實驗是這樣的:在一個盒子裡有一隻貓,並放置少量放射性物質。之後,有一半的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓,同時也有一半的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。
  • 讓薛丁格的貓跳舞起來 ——破解薛丁格的貓的思想實驗難題
    薛丁格的貓,大名鼎鼎,由來已久,爭論不休。但近來發現這個著名的反諷量子力學的思想實驗其實存在偷換概念的的錯誤,具體說明如下:一、對薛丁格的貓這一思想實驗的簡單解釋首先要說明一下這個實驗的產生原因。三、對薛丁格的貓的這一思想實驗進行還原薛丁格認為「波函數」描述的粒子處於這種無法明確確定的疊加狀態是錯誤的,進而設計了這個思想實驗。但深入思考之後發現,其實這個思想實驗存在偷換概念的錯誤。因為,電子雙縫實驗的中電子的運動過程其實存在三個:1、以粒子性通過A縫;2、以粒子性通過B縫;3、以波動性同時通過A、B縫。
  • 薛丁格的貓原來影響了網際網路的存在?
    奧地利物理學家埃爾文·薛丁格是量子力學的奠基人之一,但是他最為大眾所知的,卻是他從未做過的一項試驗:一個關於貓的思想試驗(即薛丁格的貓實驗)他假想將一隻貓置於一個密閉盒子內,裡面安放了一個一小時內有50%機率殺死貓的裝置。在那一小時的結尾,他提出一個問題,現在貓是活的還是死的?常識告訴我們,貓不是活的,就是死的。
  • 薛丁格的貓,一切可能發生的正在發生,量子疊加顛覆你的人生觀!
    奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格在1935年提出了一個思想實驗,將一隻貓放到一個不透明的盒子裡,同時還放入一個放射性的粒子和一瓶毒藥。放射性粒子發生放射的概率是50%,不放射的概率也是50%。一旦放射,將觸發機關打破藥瓶毒死這隻貓。
  • 名聲大噪的薛丁格的貓,根本就不存在?
    什麼是薛丁格的貓?「薛丁格的貓」是由奧地利著名物理學家薛丁格提出的一個著名思想實驗,描述了如何將一隻活潑可愛的貓變成「生死疊加」狀態。這隻貓可以說是讓「量子力學」名聲大噪、家喻戶曉的第一功臣。一隻貓被封在一個密室裡,密室裡有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。
  • 薛丁格的什麼貓?
    本文將從這隻貓的由來出發,以這隻貓帶來的種種困惑收尾,與讀者到量子領域一遊。薛丁格的貓,原本是薛丁格和愛因斯坦兩位量子力學的先驅者,為反對(當前主流的)量子力學哥本哈根詮釋而聯手鑄就的一把思想武器。為了介紹這把武器,要先從量子力學的建立,尤其是物質波說起。
  • 首次證明:光的產生同時存在一個光子、兩個光子和沒有光子的狀態
    納米科學和納米技術中心的物理學家第一次證明:光的直接產生是同時存在一個光子、兩個光子和沒有光子的狀態。研究指出,使用了幾十年的同一種光發射器也能產生這些量子態,並期望這對任何一種原子系統都適用。量子疊加是量子物理的一種性質,它能讓粒子以不同的狀態同時存在,著名的理論例子是薛丁格的貓,它既是死的又活是的。
  • 「薛丁格的貓」到底是什麼?
    一個小時內,這种放射性元素有50%的概率會衰變,而一旦衰變,會通過蓋革計數器釋放電脈衝,進而觸發裝置擊碎玻璃瓶,最終釋放出毒氣將貓毒死。但在整個過程中,箱子都是關閉的,貓是死是活你並不知道,除非你打開了這個箱子。換言之,在你親眼目睹之前,這隻貓既可能是死的又可能是活的。
  • 「薛丁格的貓」到底是怎麼回事?
    奧地利的物理學家薛丁格,提出了「薛丁格的貓」這個思想實驗,就是用來論證量子力學中違背現實常理的狀態。在學術中想不明白的事情,放在一隻貓身上就淺顯易懂了。我們先很簡單粗淺地介紹一下量子力學。比如我們到酒吧裡喝酒,服務員為我們倒了一杯酒,這時候,這杯酒可能是啤酒,也可能是葡萄酒,我們可以通過品嘗來知道這杯酒是什麼。
  • 深度解讀薛丁格的貓,這隻根本不存在貓為何會引發如此大的轟動?
    這隻貓就是被譽為物理學四大神獸之一的、由物理學家薛丁格飼養的薛丁格的貓薛丁格貓的由來1935年,奧地利物理學家薛丁格在一篇關於量子力學的論文中提出了一個思想實驗:把一個貓放進一個完全密閉且不透明的箱子裡,箱子裡有一個由原子衰變觸發的毒氣瓶,當原子發生衰變時,毒氣瓶就會被觸發而毒死這隻貓,如果原子沒有發生衰變,那麼這隻貓就會安然無恙的待在這個箱子裡,我們將這個實驗稱為
  • 如何理解「薛丁格的貓」?觀察者決定了「量子」的狀態演變
    如何理解「薛丁格的貓」?觀察者決定了「量子」的狀態演變要說在物理學當中,最神奇的一種「生物」,莫過於「薛丁格的貓」了。這隻貓到底是死是活,許多年來一直困擾著非常多的科學家,而且除了科學家,也讓許多的的科學愛好者同樣滿頭霧水。
  • 中微子是薛丁格的貓
    我們看一看什麼是薛丁格的貓。如果你打開了盒子發現貓還活著,就說明這種原子還沒有開始衰變;如果你發現貓已經死了,那毫無疑問原子已經衰變,打開了毒藥瓶。但是如果你沒有打開這個盒子,你就不知道貓是死是活,這時候貓就處在兩種可能的狀態:要麼死、要麼活,我們就把這種狀態叫做量子疊加態。也就是說,在你沒有打開盒子的時候,貓處在半死不活、不知死活的狀態。
  • 每日科普|薛丁格的什麼貓?
    本文將從這隻貓的由來出發,以這隻貓帶來的種種困惑收尾,與讀者到量子領域一遊。薛丁格的貓,原本是薛丁格和愛因斯坦兩位量子力學的先驅者,為反對(當前主流的)量子力學哥本哈根詮釋而聯手鑄就的一把思想武器。如果哥本哈根詮釋是正確的,那麼在打開盒蓋進行探測前,放射性粒子處於既衰變又未衰變的疊加狀態。由於粒子的衰變直接導致貓的死亡,那麼貓也就同時處於既死又活的狀態——不荒謬嗎?這把思想武器用直指本質的方式,把量子微觀變成日常直觀,不僅讓哥本哈根學派吃下重擊,更讓全世界每個人都看到,原來概率波是這樣一個「怪物」。
  • 中微子是薛丁格的貓
    如果你打開了盒子發現貓還活著,就說明這種原子還沒有開始衰變;如果你發現貓已經死了,那毫無疑問原子已經衰變,打開了毒藥瓶。但是如果你沒有打開這個盒子,你就不知道貓是死是活,這時候貓就處在兩種可能的狀態:要麼死、要麼活,我們就把這種狀態叫做量子疊加態。也就是說,在你沒有打開盒子的時候,貓處在半死不活、不知死活的狀態。所以這種不確定性恰好就反映了量子力學非常令人困惑又非常令人著迷的一面。
  • 科學史上最負盛名的貓——薛丁格的貓,究竟是怎樣的存在?
    說起科學界的貓,沒有比薛丁格的那隻貓更神奇的了,縱觀與量子理論有關的所有奇談,或許只有這隻既生又死的貓更懂量子理論。當然,這並不是一隻真正意義上的貓,而是一隻和貓碰巧有關實驗。與其說是實驗,不如說是一個思想假設,下面我們就來看一下,這究竟是一個什麼樣的實驗呢?
  • 薛丁格方程及薛丁格的貓
    薛丁格推斷,如果德布羅意的看法是正確的,那麼勢必存在一個波動的數學方程,能夠描述電子等亞原子粒子的運動,就像決定繩子或海上波浪的運動方程一樣。為了構建波動方程,薛丁格利用了普通力學中物體能量與動量的關係,並代入德布羅意的粒子動量與波長、普朗克常量(光子能量除以頻率)關係的數學法則。1926年,薛丁格首先得出這個結果,也就是波動方程。薛丁格將這個新方程應用到了氫原子上。
  • 解讀「薛丁格的貓」,它體現的深層含義是什麼?
    薛丁格的貓是什麼?「薛丁格的貓」是由奧地利著名物理學家薛丁格提出的一個著名思想實驗,描述了如何將一隻活潑可愛的貓變成「生死疊加」狀態。下面是具體的操作步驟:將一隻可愛貓咪裝進一個有量子系統機關的毒氣瓶的盒子裡,然後密封至不可見。毒氣瓶的開關由一個24小時半衰期的放射性原子控制。在這24小時內,如果原子衰變了,放出α粒子就會觸動開關,毒氣瓶將被一個鐵錘砸碎,那貓就必死無疑;但如果原子沒有衰變,毒氣瓶完好如初,貓也就不會死去。
  • 薛丁格的貓是指什麼,為什麼會出現「既死又活」的貓?
    貓在日常生活中特別常見,如寵物貓、叮噹貓、加菲貓等,甚至是炒到了2千塊錢的星巴克貓抓杯,然而今天我們要說的這一隻貓在科學界影響非常大,不過卻是一個不真實存在的「貓」——薛丁格的貓。
  • 薛丁格的貓為什麼恐怖 薛丁格的貓是什麼實驗
    2020-06-19 08:55:59 來源: 精彩影視燴 舉報   薛丁格的貓定論可以讓貓存在中間態
  • 每日科普|薛丁格的什麼貓?
    本文將從這隻貓的由來出發,以這隻貓帶來的種種困惑收尾,與讀者到量子領域一遊。如果哥本哈根詮釋是正確的,那麼在打開盒蓋進行探測前,放射性粒子處於既衰變又未衰變的疊加狀態。由於粒子的衰變直接導致貓的死亡,那麼貓也就同時處於既死又活的狀態——不荒謬嗎?