美提出量子鴿子概念 解釋粒子時間不確定性

2014年08月07日 06:50
來源：中國科技網

可解釋粒子在時間上也有非定域性

科技日報訊 前不久，美國查普曼大學量子研究院科學家提出的「量子柴郡貓」獲實驗證實，現在他們又提出了另一種量子動物——「量子鴿子」，來解釋粒子在時間上的不確定性，即現在不僅受過去影響，還受到未來的影響。

據物理學家組織網8月5日報道，傳統的鴿子理論描述為：如果你把三隻鴿子放進兩個鴿洞里，每次至少要有兩隻鴿子在一個洞里。這一法則反映了計算的本質。而研究小組提出，在量子世界里這一法則是錯的。「你可以在兩個鴿洞里放無數多隻鴿子，而不會有兩隻鴿子在同一鴿洞里。」查普曼大學量子研究院主管傑夫·托勒克森說。

研究人員解釋說，如果把三個粒子放在兩個盒子里，觀察者在制定檢測順序時，可能出現這種效應。首先，你對粒子位置做一個最初的「預先選擇」檢測；然後做中間檢測，看看有沒有兩個粒子在同一個盒子里；最後，對粒子位置做一個「后選擇」。你可以做出后選擇和后選擇檢測，它們完全相互獨立。在中間步驟，你可以做所謂的弱檢測同時查看三個粒子。如果你這麼做了，結果就是沒有兩個粒子會在同一個盒子里。

根據量子理論，微觀粒子如電子、原子、光子都具有不確定性。量子世界一個最奇怪的特性是它的非定域性，其中一種非定域性就是愛因斯坦所說的「幽靈般的超距作用」：如果先將兩個粒子放在一起，再將它們遠遠分開，即使相隔遙遠，它們之間也保持一種神秘的聯繫。以往認為，這些聯繫需要許多限制，比如兩個粒子最初必須在一起，每次只有較少數粒子能互相聯繫。

而研究小組提出，粒子之間還有一種新的量子聯繫能超出這些限制，這種聯繫存在於所有時間和更大的宇宙尺度。「根據這種新的量子聯繫，粒子過去不一定要有過相互作用，它們甚至不知道有其他粒子存在。」托勒克森說。

人們的時間經歷有一定的方向：從出生開始長大變老，而不會反過來。按照這種經歷，我們對時間在微觀尺度也作了假設：過去已不在，現在即當下，未來將到來。研究小組的雅克·艾哈羅諾夫發現，現在不僅受過去影響，還受到未來的影響。也就是說，未來（也稱為後選擇）能返回到現在，就像電影《回到未來》里那樣。量子力學把時間之箭也涵蓋其中，從過去到未來和從未來到過去，其原理是一樣的。量子世界把未來和過去聯繫在一起，讓與時間有關的每件事物都變得和人們以往所想的完全不一樣。

（常麗君