量子世界能有多大?

一个与病毒大小相仿、悬浮在光束中的二氧化硅晶体,几乎是静止不动的。奥地利与瑞士的两支研究小组各自独立成功将这种直径仅在100到140纳米之间的微小纳米物质冷冻起来,使其几乎进入最低能量量子态,实际温度仅比绝对零度高几百万分之一度。最后他们又以极高的精度将这粒物质固定起来。这还仅仅只是开始。

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  一个与病毒大小相仿、悬浮在光束中的二氧化硅晶体,几乎是静止不动的。奥地利瑞士的两支研究小组各自独立成功将这种直径仅在 100 到 140 纳米之间的微小纳米物质冷冻起来,使其几乎进入最低能量量子态,实际温度仅比绝对零度高几百万分之一度。最后他们又以极高的精度将这粒物质固定起来。 这还仅仅只是开始。

  他们的目标是将这些物体置于所谓量子叠加态——即除非测量,否则无法确定其实际位置。具体来讲,处于叠加态中的粒子可能同时存在于两个甚至多个位置中的一个,只有在观察的一瞬间才能被确定。这也正是量子力学当中最反直觉、最令人们难以理解的基本性质。

  时至今日,让亚原子粒子、原子以及光子(即无质量的光「粒子」)进入叠加态已经不是特别困难;但由于粒子随时会与周边环境相互作用,所以这种量子效应往往极易受到干扰,物体越大相互作用越强,建立叠加态也就更加困难。这些相互作用几乎会立即破坏叠加态,并给物体留下独特且能明确定义的属性。 尽管如此,研究人员一直在稳步增加既能稳定观察到叠加态、体量又更大的观测对象——从粒子到小分子、之后是更大的分子。

  如今他们已经把处于叠加态的物质块提升到了纳米等级。没人知道这种量子属性的扩展在原则上能走多远。也许在大到一定程度之后,量子效应必然会因引力的影响而消失?但也有可能,这个残酷的物理世界并没有给量子效应设下硬性的体量边界。答案究竟如何,我们将拭目以待。

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