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chunchangzai 的博客

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【转载】“芝诺效应”被证实:你盯着看就能让原子不动(图)  

2015-11-03 06:14:41|  分类: 科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文章来源:  于 
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著名科幻电视剧《神秘博士》中描述了“哭泣天使”,人们只要看着这种像雕塑一样的外星生物,它们就无法移动。在量子世界,“心急水不开”(“A watched pot never boils”)这句谚语常被引用,看来这也许是真的。

《神秘博士》第3季中提到的外星生物哭泣天使(The Weeping Angels)

古希腊的哲学家芝诺(Zeno)有一个悖论:一支在空中飞行的箭,其实是不动的。为什么呢?因为在每个时刻,这支箭都有一个确定的位置,是不动的,所以一支飞行的箭等于千千万万个“不动”的组合。早在20世纪70年代,一些理论物理学家就提出了在量子领域实现芝诺悖论的设想:对一个量子系统进行观测,会导致系统波函数的坍塌,如果对一个量子系统进行持续观察,那么这个量子系统就可能无法演化,停滞在一个状态,陷入到“飞矢不动”的状态。

虽然过去人们已经使用其他亚原子系统,比如“自旋”状态,证明了“芝诺效应”,但康奈尔大学的物理学家10月2日在《物理评论快报》上发表的实验,首次证明原子真实的空间位置可以通过观察而被锁定。这个实验的成功为人们操控亚原子水平量子系统提供了新的方法,人们也有可能据此技术制造出新型高灵敏传感器。

康奈尔大学的物理学家在真空室里冷却约10亿个铷原子,并利用激光束将这些原子暂停下来。在这种状态下铷原子会像它们在晶体物质中一样有序地排列起来。但即便在这样的低温下,这些原子依旧能在晶格中到处挖隧道。

原来,根据海森堡不确定性原理,一个粒子位置和速度是一对相互作用量,不能同时精确决定。而热力学理论也指出,一切分子,原子等粒子都处在不停的无规则运动中,分子或原子的热运动与物体的温度有关,温度越低,运动速度越慢,直到绝对零度下所有热运动停止。但绝对零度我们永远无法达到,“波色爱因斯坦凝聚”状态是目前能够达到的最低温度,只比绝对温度高0.000000001K,这时原子运动速度已经接近于零。那么位置的不确定性变得很大,所以束缚在光晶格中原子很容易从一个晶格“穿越”到另一个晶格,这种 “隧道”效应,使原子可以在格子中随意运动。

研究人员们强调说他们只能通过观察来抑制量子隧道贯穿,也就是所谓的“量子芝诺效应”。

研究人员们通过原子单独的激光成像来观察它们。一个光学显微镜看不到单个的原子,但激光成像能让原子发出荧光,显微镜能够捕捉这种光束。当激光成像结束或者将光调暗,原子就能自由地隧穿。但随着激光束越来越亮、测量越来越频繁,原子隧穿开始急剧减少。

这个技术使人们可以精密控制原子与光晶格系统,整个系统对外界干扰非常灵敏,所以也可以据此开发非常灵敏的传感器,比如可以用这个传感器测量重力的细微变化。而地球表面重力的细微变化又可以用来定位地下矿藏。这个发现也将对实现量子计算机产生巨大的影响。 

【转载】“芝诺效应”被证实:你盯着看就能让原子不动(图) - 天戈 - chunchangzai 的博客
houtou72 发表评论于 
“首次证明原子真实的空间位置可以通过观察而被锁定”---这句是此报道的核心。
“你盯着看就能让原子不动”---实属忽悠读者,也忽悠自己。
“一支在空中飞行的箭,其实是不动的。为什么呢?因为在每个时刻,这支箭都有一个确定的位置,是不动的,所以一支飞行的箭等于千千万万个“不动”的组合”---整个宇宙都是如此。如果说古人这样作为一个观点说也就罢了。现代科学家如果再把这句话放在这里,孤立地理解事物就有些让人怀疑他们是否从古人的哲学中向前跨出一步:自从宇宙开始到现在,什么时候物质的运动和演化与实践割裂开来了?不仅是一支箭;整个宇宙都是由无数个静止的点相对应于时间的轴“点”而组成的。只是对于原子弹运动而言,以前完全不能锁定原子真实的空间位置而已。而现在,是否可以这样的理解:在基本排除了热力学定义的条件下(的干扰),原子弹空间位置可以被观察并锁定到(?)
老嫖客 发表评论于 
光子的质量?
光子有质量还能以光速运动吗?
真敢胡说
交流什么 发表评论于 
用激光去观察, 激光发出的光束就是能量,这些光子的质量已经接近原子质量了,他们所带去的能量干扰了原子的运动。
Camouflage 发表评论于 
偷换概念,此“观察”非彼“观察”。就像某人和前妻碰巧坐上了同一班晚上的飞机,就说我昨晚和前妻睡一个屋,一样的逻辑。
深海水手 发表评论于 
但康奈尔大学的物理学家10月2日在《物理评论快报》上发表的实验,首次证明原子真实的空间位置可以通过观察而被锁定。
==============
如果有两个观察者,先后观察,那原子的位置到底是锁定在第一个观察者看到的位置还是第二个观察者看到的位置?

假设是第一个观察者看到的位置?

那要是在两个观察都完成后,第一个观察者心脏病突发过去了呢?他的观察还算数吗?要是他死前已经把结果通知第二个观察者了呢? 要是没死透过两天又醒过来了呢? 
祖国万万岁 发表评论于 
暫時不明白
1passby 发表评论于 
眼睛看东西和激光打出去的反射是一样的?

我不是学物理的,有没有人能给解释一下。
biaobiao 发表评论于 
同样:我盯着一堆钱眼睛不动,这堆钱就是我的,眼睛一动它就跑了;
同理:我盯着一个美女眼睛不动... 
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