量子漲落首次在人體大小物體上測得:移動10的負20次方米

2021-02-15 澎湃新聞

100000000000000000000分之1米（10的負20次方米），這是美國麻省理工學院（MIT）一面40公斤重的鏡子，被量子漲落「踢」了一腳的位移。

「氫原子的尺寸大約是10的負10次方米，也就是說，這個位移之於氫原子，就像氫原子之於我們。」MIT卡弗裡天體物理和太空研究所的科學家Lee McCuller表示。

作為一種精妙的微觀現象，量子漲落還是首次在與人體同等量級的物體上被觀測到。此前科學家們只觀察到量子漲落移動了納米級別的材料。這多虧了鏡子裝置設計得足夠靈敏：正是這面鏡子，參與了2015年人類首次發現引力波的成果。

相關論文於北京時間7月1日晚間發表在世界頂級學術期刊、英國《自然》雜誌上。

量子漲落

與我們日常的視角不同，量子力學描述的是微觀世界裡的機制，它們往往會顛覆我們的宏觀世界觀。例如，量子力學認為真空非空，無數粒子會瞬時誕生，又瞬時湮滅，如海上潮水一樣漲落，構成了一種量子背景噪音。

我們的身體，也浸泡在這樣起起伏伏的量子場中，時時刻刻經受「潮水」的侵襲。只不過，人體本身的熱能和運動幅度太大了，量子漲落這點影響就像蜉蟻撼樹。

然而，這次實驗證明，「大樹」並非紋絲不動，而是在量子漲落效應下移動了10的負20次方米。

若非是位於LIGO雷射幹涉引力波天文臺的鏡子，難以得到如此精確的數字。

靈敏的鏡子

引力波是愛因斯坦廣義相對論中的重要推論，被形象地比喻為「時空的漣漪」。時間和空間會在質量面前彎曲，時空在伸展和壓縮的過程中，會產生振動傳播開來，這些振動就是引力波。

LIGO雷射幹涉引力波天文臺設計了兩條呈L形的真空管道，長4公裡，末端各放置一面鏡子。L中間的拐點處有個雷射源，沿兩條管子各同時發射一束雷射。我們知道，正常情況下它們應該同時被鏡子反射，回到中間點相遇。但如果遇到引力波的擾動，就會出現時間差。

顯然，為了確定是引力波造成的結果，實驗裝置需要排除各種外界噪音。在成功測得引力波後，MIT的這個團隊進一步打開腦洞：LIGO能不能探測到更微小的波動，例如裝置內部的量子漲落？

通過加裝一種「量子壓縮器」來持續調節LIGO裝置中的量子噪音，研究人員得以排除其他常規噪音的影響，得出鏡子有10的負20次方米的位移來自於量子漲落。

同時，他們也從測量量子噪音出發，探索出了降低量子噪音的方法，有助於進一步提高LIGO的靈敏度，聆聽來自宇宙更深處的微弱引力波。

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    （原標題：量子漲落首次在人體大小物體上測得：移動10的負20次方米）
  • 量子漲落首次在人體大小物體上測得：移動10的負20次方米
    澎湃新聞記者 虞涵棋100000000000000000000分之1米（10的負20次方米），這是美國麻省理工學院（MIT）一面40公斤重的鏡子「氫原子的尺寸大約是10的負10次方米，也就是說，這個位移之於氫原子，就像氫原子之於我們。」MIT卡弗裡天體物理和太空研究所的科學家Lee McCuller表示。作為一種精妙的微觀現象，量子漲落還是首次在與人體同等量級的物體上被觀測到。此前科學家們只觀察到量子漲落移動了納米級別的材料。
  • 量子漲落首次在人體大小物體上測得 移動10的負20次方米
    100000000000000000000分之1米（10的負20次方米），這是美國麻省理工學院（MIT）一面40公斤重的鏡子，被量子漲落「踢」了一腳的位移。「氫原子的尺寸大約是10的負10次方米，也就是說，這個位移之於氫原子，就像氫原子之於我們。」MIT卡弗裡天體物理和太空研究所的科學家Lee McCuller表示。作為一種精妙的微觀現象，量子漲落還是首次在與人體同等量級的物體上被觀測到。此前科學家們只觀察到量子漲落移動了納米級別的材料。
  • 量子漲落首次使40公斤重的鏡子移動10的負20次方米
    但量子世界裡，沒有準確值，一切都應該是測不準的。所以0其實應該是（0-x，0+x）這麼一個測不準的模糊值，只是在0這個位置上概率最大而已。100000000000000000000分之1米（10的負20次方米），這是美國麻省理工學院（MIT）一面40公斤重的鏡子，被量子漲落「踢」了一腳的位移。
  • 量子漲落影響巨大,在人體大小物體上測得數據,結果讓人吃驚不小
    當然，這一笑研究並非那麼簡單，因為現在量子力學和我們傳統意義上的物理科學是完全不同，想要將兩者統一起來，這需要一次巨大的發現，當然這種發現目前正在不斷地推進。科學家試圖努力找到，量子力學中的一些深層次奧秘，這樣就能夠讓量子力學更好服務於人類。朋友們喜歡最新科學研究的文章，可以加我粉絲和關注，美女小倩每天都會給大家推出相關文章，希望朋友們能夠喜歡，作為一種茶餘飯後的樂趣。
  • 第一次,在人體大小的物體上測得量子漲落
    量子力學表明，在極小尺度上，粒子對會在空間中的每個點上瞬間產生和毀滅，這種鬼魅般的現象被稱為量子漲落。在一項新研究中，來自麻省理工學院的科研團隊首次測量了量子漲落對人類尺度物體的影響，得到了突破量子極限的微小位移測量。在這項新的研究中，被測量的對象是我們熟悉的雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）的反射鏡。
  • 如果人類掌握量子漲落，可以把人像超人一樣推動位移
    圖片來自網際網路麻省理工學院首次檢測到量子漲落使物體發生位移，只不過這個位移距離很短，只有10的負20次方米，對比氫原子的尺寸是10的負10次方米，他們通過在長達4公裡的雷射兩端放置鏡面，鏡面大小和人差不多，通過反射到焦點的雷射，觀察鏡面的位移情況，只要鏡面發生位移，4公裡外的雷射焦點就有明顯的變化，在排除各種幹擾的情況下，這些科學家成功檢測到量子漲落推動了鏡子位移。
  • 小小量子漲落,撼動大大物體
    在一項新研究中，來自麻省理工學院的科研團隊首次測量了量子漲落對人類尺度物體的影響，得到了突破量子極限的微小位移測量。 在這項新的研究中，被測量的對象是我們熟悉的雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）的反射鏡。2015年9月，LIGO團隊經過幾十年的努力，終於首次探測到了由雙黑洞合併產生的引力波。
  • 量子漲落可以搖動人類尺度上的物體
    現在，由麻省理工學院LIGO實驗室的研究人員領導的一個團隊第一次測量了量子漲落對人類尺度物體的影響。在《自然》雜誌發表的一篇論文中,研究者報告觀察,量子漲落,微小的可能,還是能夠「踢」對象重達40公斤的鏡片一樣大的國家科學基金會的雷射幹涉引力波天文臺(LIGO),使它們移動微小的程度,團隊能夠測量。
  • 科學家測量到量子漲落對人類體量的物體產生的影響
    從量子力學的角度，宇宙是一個嘈雜的，動蕩的空間，粒子不斷閃爍，湧現再消失，並形成了作為背景的量子噪聲——通常無法在通常的物體上體現出這種效應的微妙效果。麻省理工學院LIGO實驗室的研究團隊現在卻測量出量子漲落對接近人身尺度物體的影響。
  • 科學家測量到量子漲落對人類體量的物體產生的影響
    從量子力學的角度，宇宙是一個嘈雜的，動蕩的空間，粒子不斷閃爍，湧現再消失，並形成了作為背景的量子噪聲——通常無法在通常的物體上體現出這種效應的微妙效果
  • 40千克的鏡子被量子力學「踢了一腳」,科學家首次發現宏觀物體量子波動 | Nature
    即使這個位移大小和原子相比，就像拿原子的大小和人相比（只位移了10^(-20)m），但卻無疑是物理研究中關鍵的一大步。這個位移，證明室溫下的量子漲落對宏觀物體造成的影響確實可測。研究隨後登上《Nature》，網友們對這項成果感到激動不已，因為這標誌這量子力學也在支配著宏觀物體，雖然極其微弱，但是已經被我們探測到：
  • 了解宇宙終極秘密–6時間的秘密,量子漲落,絕對靜止的世界
    最小時間前面第一篇文章提到過，普朗克時間為10-43秒，這裡標不了指數，10的負43次方秒，他的最小時間是由最小尺度推導出來的，也就是說時間是不連續的，是一段一段跳著過來的？0.999×10的負43次方秒沒有意義還是沒有？
  • Nature：量子波動對宏觀物體影響確實可測
    ，就像拿原子的大小和人相比（只位移了10^(-20)m），但卻無疑是物理研究中關鍵的一大步。這個位移，證明室溫下的量子漲落對宏觀物體造成的影響確實可測。之所以網友們這麼驚奇，是因為在人們的基本認知中，量子漲落對宏觀物體產生的影響根本難以測量
  • 40千克鏡子被量子力學「踢了」,首現宏觀物體量子波動|Nature
    即使這個位移大小和原子相比，就像拿原子的大小和人相比（只位移了10^(-20)m），但卻無疑是物理研究中關鍵的一大步。這個位移，證明室溫下的量子漲落對宏觀物體造成的影響確實可測。研究隨後登上《Nature》，網友們對這項成果感到激動不已，因為這標誌這量子力學也在支配著宏觀物體，雖然極其微弱，但是已經被我們探測到：之所以網友們這麼驚奇，是因為在人們的基本認知中，量子漲落對宏觀物體產生的影響根本難以測量。這是由量子力學的基本原理決定的。
  • 量子漲落傳熱——第4種熱傳遞方式?
    在物理課本上，除了熱輻射，熱傳導、熱對流這兩種通過聲子傳熱的方式，都無法在真空中發生。但在量子物理學家看來，真空並不是一片真正的「虛空」，而是充滿了量子漲落。一項近期發表於《自然》雜誌的實驗就首次證明，量子效應可以讓聲子在真空中傳遞熱量。終於，一種全新的熱傳遞方式被找到了。我們從小就會接受這樣的教育：做飯時不要碰灶臺上的鍋，也不要靠近火焰，不然就會被燙傷。
  • 根號十的負二次方等於多少 √10的負2次方
    根號十的負二次方等於十分之一。根號10等於10的2分之1次方，10的2分之1次方的負2次方等於10的負1次方，等於10分之1。若aⁿ=b，那麼a是b開n次方的n次方根或a是b的1/n次方。開n次方手寫體和印刷體用表示，被開方的數或代數式寫在符號左方√￣的右邊和符號上方一橫部分的下方共同包圍的區域中，而且不能出界。
  • 而是在最小的尺度上表現出量子漲落
    在短短10的負33次方秒之後，弦理論中一個理論弦線大小的區域將被延伸到比今天可觀測宇宙更大的比例。換句話說，宇宙膨脹會把預先存在的一切都拉出來，並把它拉伸得非常、真實、完美的平滑。圖註：宇宙膨脹使空間呈指數增長，這很快導致任何預先存在的彎曲或非光滑的空間顯現平坦。如果宇宙有任何曲率，它的曲率半徑比可觀察到的大數百倍。圖片信息及版權：E.
  • 「量子漲落」在實驗室被觀察到！
    在量子力學中，量子漲落（量子真空漲落）是在空間任意位置對於能量的暫時變化。從維爾納·海森堡的不確定性原理可以推導出這結論。它不是在量子相變中發生的，所以這種狀態被稱為「奇怪」。相圖顯示了兩個量子臨界點，QCP1和QCP2，在這兩個點上，偶極和四極磁序分別破裂。垂直軸上的量T是以開爾文為單位的絕對溫度；水平軸上的量B是以特斯拉為單位的磁場。
  • 0時,宇宙在虛空漲落中誕生,然後創世一炸
    後來，科學家發展出暴漲理論，對宇宙大爆炸最初10的負30次方秒內，宇宙的膨脹速度進行了一個修正！經過修正後的廣義相對論是完美的！根據廣義相對論對宇宙的描述，宇宙要麼膨脹，要麼收縮，無法以靜止狀態存在。宇宙膨脹的證據，由深空觀測到星光的紅移為證。而且離地球越遠的星系，相對於地球的退行速度越快。