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量子鴿子洞理論被發(fā)現(xiàn):有望顛覆基本自然法則

2016/2/3 8:02:50 來源:新浪科技 作者:葉子 責(zé)編:彌塵

2月3日消息,來看看這個問題:如何才能將三只鴿子放進(jìn)兩個鴿子洞里,同時保證同一個洞里不會出現(xiàn)兩只鴿子呢?

別擔(dān)心,答不出是正常的。按照自然的基本法則,至少有兩只鴿子會被放在同一個洞里。除此之外的任何情況都會違背傳統(tǒng)計數(shù)方法。

但據(jù)美國查普曼大學(xué)(Chapman University)的研究人員稱,在量子力學(xué)主宰的世界中,這個問題是可以解決的。原因是,即使位于宇宙相反兩端的兩個粒子此前從未接觸過,也可以彼此相連。這一現(xiàn)象說明,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的量子作用方式,對世間萬物都有影響。

這一效應(yīng)與量子糾纏相似。量子物理認(rèn)為,相互糾纏的粒子會一直保持相連狀態(tài),一個粒子的行為會影響到另一個粒子的表現(xiàn),即使它們之間距離極遠(yuǎn),這種現(xiàn)象也依然存在。

但這一最新理論指出,宇宙粒子根本不需要事先與對方相連,就能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

“它們之間沒有接觸過,甚至不知道對方的存在?!辈槠章髮W(xué)的杰夫?托拉克森(Jeff Tollaksen)說道。恰恰相反,它們的表現(xiàn)會受到未來所做的測量的影響。

量子糾纏理論認(rèn)為,不管兩個粒子之間距離多遠(yuǎn),其中一個粒子的行為都會影響另一個粒子的狀態(tài)。

在最新研究中,研究人員利用鴿子洞思維實驗,闡述了自己的觀點。

在他們的測驗中,電子就相當(dāng)于鴿子。實驗人員讓電子從干涉儀中通過,將其一劈為二。據(jù)期刊《新科學(xué)家》(New Scientist)報道,研究人員隨后會在實驗結(jié)束后選出其中的一些電子,來影響這些電子過去的狀態(tài)。

通過測量每個電子運動的路徑,電子會被強迫選擇某個固定的方向。在經(jīng)典理論中,如果兩個電子彼此相連,它們就會使對方偏離軌道。但每一對“在未來進(jìn)行了測量”的電子都沒有出現(xiàn)偏離的情況。

“它們之間一定有某種聯(lián)動裝置,因為它們就好像知道對方的存在、刻意避開對方一樣。”《新科學(xué)家》寫道。

這意味著,同一個鴿子洞里不可能出現(xiàn)兩只鴿子。

但該研究推翻了傳統(tǒng)的鴿子洞原則,因為它發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“量子鴿子洞原則”的新現(xiàn)象。

但這個理論對愛因斯坦無疑是一種冒犯,因為在兩個粒子中間傳遞信息的速度會超過光速,而后者認(rèn)為這是不可能的。

這支研究團(tuán)隊來自查普曼大學(xué)量子研究機構(gòu),他們在發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的論文中詳細(xì)介紹了自己的發(fā)現(xiàn)。

“此次研究讓我們發(fā)現(xiàn)了一種有趣的、此前從未注意過的量子力學(xué)法則。”查普曼大學(xué)量子研究機構(gòu)的雅基爾?阿哈羅諾夫(Yakir Aharonov)說道。

“如今,我們需要對一些基本自然法則進(jìn)行重新審視了?!?/p>

“現(xiàn)在要談?wù)摫敬窝芯康娜恳饬x還為時過早。”該論文的共同作者,杰夫?托拉克森說道,“但我們認(rèn)為此次研究意義重大,因為它解決的是如此根本性的概念?!?/p>

“如果你只有錘子這一把工具的話,你就得把所有東西都當(dāng)成釘子來對待了。“托拉克森說道,“問題是,在解決量子世界是如何舉重若輕地聯(lián)系未來與現(xiàn)在的這一問題時,這種類似于‘錘子’的測量方式通常并不是最有用的工具?!?/p>

在過去20年中,該研究團(tuán)隊一直在采用新的“弱測量”方式。托拉克森表示,這種方法就像是用你的手指輕輕觸碰某樣?xùn)|西,而不是用錘子去砸它,強迫每只鴿子待在單獨的鴿子洞里。

這些研究結(jié)果也許會使基本自然法則產(chǎn)生革命性的變化,并讓人們更好地理解“非定域性”這一概念。

該理論認(rèn)為,兩個粒子之間即使相隔極遠(yuǎn)的距離,也能保持相互聯(lián)結(jié)的狀態(tài),并對彼此的表現(xiàn)產(chǎn)生影響——即使它們分處宇宙兩端,這一現(xiàn)象依然存在。

“非定域性被尊為意義最為深遠(yuǎn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn),也是未來科技發(fā)展的源泉?!蓖欣松f道。

研究人員表示,他們已經(jīng)通過實驗證實了論文中提出的一些預(yù)測。

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