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量子力学再次因薛定谔的猫陷入困境 物理学家众说纷纭

时间:2020-01-04 00:45:04 出处:江苏快3官网平台_江苏快3网投平台_江苏快3投注平台_江苏快3娱乐平台
 Connor Feng • 2018-09-29 17:34:46 来源:前瞻网 E2208G0

在世界上最著名的你你这种 思想实验中,物理学家欧文·薛定谔描述了一只在盒子里的猫如何陷入了有一有好几个 多不确定的困境。量子理论的特殊规则意味 着直至盒子被打开,猫的情况表被得到观察事先,这只猫可能是死的,也可能是活的。现在,两位物理学家设计出了有一有好几个 多现代版本的悖论,给一群人一群人 用正在做实验的物理学家取代了猫——这具有惊人的意义。

量子理论有着悠久的思想实验历史,在大多数情况表下,有有哪些思想实验被用来指出量子力学各种解释的弱点。但最新版本的、涵盖多个主体的量子力学解释与事先的不一样:它表明,可能量子力学的标准解释是正确的,如此不同的实验者还须要就对盒子里的物理学家所测量到的东西得出相反的结论。这显示出量子理论的自相矛盾。

你你这种 概念性的实验可能在物理界被热烈地讨论了两年多,我我觉得这是有一有好几个 多习惯了奇怪概念的领域,假使 你你这种 实验还是让大多数研究者陷入了困境。加州查普曼大学的理论物理学家Matthew Leifer说:“我认为这是五种 全新的怪异程度。”2016年4月,处在苏黎世的瑞士联邦理工学院(ETH)的丹尼尔拉·弗劳基格(Daniela Frauchiger)和雷纳托·雷纳尔(Renato Renner)在网上公布 了给一群人一群人 的第有一有好几个 多版本解释。最终论文发表在9月18日的《自然通讯》杂志上。(弗劳基格现在可能被抛弃了学术界。)

奇怪的世界

量子力学几乎构成了现代物理学的基础,它解释了所有东西,从原子行态到为有哪些磁铁会互吸,但其概念基础依然是研究人员的研究主题。它的方程并不一定能预测测量的确切结果,之类电子的位置,它只有预测电子产生特定值的概率。

假使 ,像电子假使 的量子物体就处在一片不确定的情况表中,你你这种 情况表在数学上被编码为“波函数”,它还须要平滑地改变行态,就像海洋中的普通波浪一样。假使 ,当物体的有一有好几个 多性质,之类电子的位置,被测量到的事先,你你这种 性质老会 会产生有一有好几个 多精确的值(可能在测量后立即接着测量,它还是会产生同样的值)。

最常见的理解辦法 是量子理论先驱尼尔斯·玻尔和维尔纳·海森堡在20世纪20年代提出的哥本哈根解释,你你这种 解释由以玻尔居住的城市命名。根据你你这种 解释,观察量子系统的你你这种 观察行为使波函数从有一有好几个 多扩展曲线“坍缩”到单个数据点。

但哥本哈根解释也留下了有一有好几个 多问提,为有哪些原子的量子世界和实验室中测量(以及日常经验)的经典世界所用的规则不一样?但同時 这也给你安心:尽管量子物体处在不确定的情况表中,但处在在经典领域的实验观察给出了明确的结果。现在,弗劳基格和雷纳正在把物理学家们推出你你这种 舒适圈,给一群人一群人 的理论推理认为,哥本哈根解释的基础——以及你你这种你你这种与哥本哈根解释具有相同基本假设的解释——內部我我我觉得并不一定一致。

盒子里的是有哪些?

给一群人一群人 的设我应该 比薛定谔1935年提出的猫的设想复杂化得多。薛定谔的猫设想猫生活在有一有好几个 多盒子里,盒子里有五种 机制,还须要根据随机事件(比如原子核衰变)释放毒素。你你这种 情况表下,在实验者打开盒子检查事先,猫的情况表是不确定的。

1967年,匈牙利物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)提出了有一有好几个 多悖论,他把猫和毒药加进去了有一有好几个 多物理学家给一群人一群人 ,他的物理学家给一群人一群人 住在你你这种 盒子里,盒子放进有有一有好几个 多测量装置,还须要测量有一有好几个 多结果,比如有一有好几个 多硬币上的头像或背面。当维格纳的给一群人一群人 知道结果时,波函数会坍缩吗?有五种 观点认为会,可能它认为意识不出量子领域之内。但可能量子力学适用于这位物理学家说说,如此她应该是处在五种 不确定的情况表,你你这种 情况表将包括了五种 结果,直到维格纳打开盒子。

弗劳基格和雷纳还有有一有好几个 多更复杂化的版本。你你这种 版本涵盖有一有好几个 多维格纳,每个维格纳有的是做实验,实验对象是给一群人一群人 放进去盒子里的一位物理学家给一群人一群人 。这有一有好几个 多给一群人一群人 中的有一有好几个 多(先叫她爱丽丝吧)还须要抛硬币,假使 使用她的量子物理知识准备将有一有好几个 多量子信息发送给假使 给一群人一群人 (叫他鲍勃),鲍勃利用他的量子理论知识还须要探测到爱丽丝的信息并猜出她抛硬币的结果。雷纳说,当有一有好几个 多维格纳打开给一群人一群人 的盒子时,在你你这种情况表下,给一群人一群人 还须要确定硬币的正反面,但有时给一群人一群人 的结论并不一定会一致。“有一有一此人 说,‘我很肯定是反面’,假使 人说,‘我很肯定是正面’,”雷纳说。

雷纳在苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的同事、物理学家利迪娅•德尔•比布(Lidia Del Rio)指出,这项实验无法付诸实施,可能这须要维格纳测量给一群人一群人 给一群人一群人 的所有量子行态,包括解读给一群人一群人 的思想。但它有的是可能是可行的,在使用有一有好几个 多量子计算机代替爱丽丝和鲍勃的前提下,毕竟论点的逻辑假使 求给一群人一群人 知道物理规则,并据此做出决定而已,原则上来说假使 有一有好几个 多还须要检测到删剪的量子态的量子计算机。(雷纳指出,我我觉得能做出你你这种 行为的足够精密的量子计算机目前尚不处在。)

解释的决斗

物理学家们仍在与你你这种 结果做妥协。这引发了量子理论基础专家们的热烈反应,给一群人一群人 中的给一群人一群人 倾向于保护此人 的解释。“你你这种及变得情绪化,”雷纳说。不同的研究者倾向于得出不同的结论。“大多数人声称,你你这种 实验表明只有给一群人一群人 的解释才是正确的。”

对于Leifer来说,产生不一致的结果并不一定前会 破坏有有哪些解释。对量子力学的你你这种解释可能允许对现实的看法取决于观点。给一群人一群人 说,与不得不承认量子理论并不一定适用于人类等复杂化事物相比,这可能没如此令人讨厌。

加拿大滑铁卢圆周理论物理研究所的理论物理学家罗伯特·斯皮肯斯(Robert Spekkens)说,摆脱你你这种 悖论的辦法 可能隐藏在争论的你你这种微妙假设中,尤其是在爱丽丝和鲍勃之间的交流里。

“在我看来,在你你这种情况表下,把某人的知识纳入考虑范围,须要对给一群人一群人 的知识进行你你这种翻译。”

给一群人一群人 说,你你这种 不一致可能是可能鲍勃如此正确解读爱丽丝的信息所造成的的。但他承认,他还如此找到解决辦法 。目前,物理学家们可能会继续争论,Leifer说:“我认为给一群人一群人 还如此弄明白你你这种 点。”

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