量子世界与经典世界的边界在哪

1

将一粒尘埃扩大一千倍，会发现它好像忽然就不再遵从原有的了解规矩了。例如，它的概括或许开端变得十分不明晰，这是由于咱们进入了奇特的量子力学范畴。

依据量子物理学，量子粒子能够一同存在于不同的当地。它们也能够体现得像波相同，在空间中传达，像池塘外表的水波那样体现出干与效应；但与水波不同的是，水波是许多彼此作用的水分子的团体行为，而量子波能够只与孤立的单个粒子相关。假如用仪器对这些波状的量子物体进行勘探，又或许假如这个物体以某种方法与周围的粒子发作了彼此作用，它就会失掉这种波的特性，体现得像一个粒子。

这种效应已经在光子、电子、中子、原子乃至分子中得到了证明，由此产生了一系列物理学家和哲学家一向企图处理的问题：这些古怪的量子效应是怎么过渡到咱们都了解的经典国际的？在什么标准上，量子效应就变得不再适用呢？一个能一同既像粒子又像波相同运动的物体最大能有多大？

这些都是极难答复的问题，由于很难规划出可行的试验来对这些问题进行讨论。而一项新的研讨以最直接的方法直面了这些应战，那就是用质量越来越大的物体来进行干与试验，观测到了有史以来体现出量子的类波性质的最大物体。试验细节被宣布在了最近的《天然物理》期刊上。

2

新的试验是有史以来对量子叠加原理进行过的最大规划测验。研讨人员经过一种特别的技能合成了一些巨大的分子，它们由将近2000个原子组成，犹如一些蛋白质的巨细一般，质量超过了25000个原子质量单位，是之前记载的2.5倍。这些高温、杂乱的分子被置于了量子叠加态，以用于进行干与试验。

试验中运用的大分子的艺术设想图。| 图片来历：Yaakov Fein / 维也纳大学

要证明这些粒子的量子性质，还需要一台具有基线长达两米的物质波干与仪。在试验中，研讨人员将这些分子注入一个长长的管道中，当这些粒子终究击中一个方针时，它们并不只会像是随机散落的点那样，而是会构成一种明暗相间的干与图样，这标明是波彼此磕碰并结合在了一同。

这是一个令人难以置信的成果，由于它的试验规划难度十分高。量子物体是十分软弱的，它们会经过与环境的彼此作用而忽然从波的状况过渡为粒子状况。物体越大，就越有或许撞到什么东西，然后触发这种改变。

为了让分子坚持波的状况，研讨小组为他们整理出了一条狭隘的通道，他们将管道放置在真空中，用绷簧和制动体系来避免整个仪器发作哪怕是最细微的颤动。然后，物理学家小心谨慎地操控分子的速度，以保证它们的温度不会过热。

3

在试验中，为了弄整了解量子力学是怎么改变成咱们一般所能感知到的国际的，研讨人员所运用的物体变得越来越大。终究，他们合成了一种化学式为C H F N S Zn 的分子，这是由40000多个质子、中子和电子组成的分子，其德布罗意波长比一个氢原子的直径还要小1000倍，它有着满足巩固的结构，所以它外围的原子不会在发射过程中掉落。它的中心是一种名为卟啉的化合物，能够吸收绿光作为分子马达。

运用绿色激光束推进分子经过干与仪。| 图片来历：量子纳米物理 / 维也纳大学

研讨人员用绿色激光将分子发射到试管中。这些分子吸收了光的能量然后推进它们行进。接着，这些分子经过一系列距离为几纳米宽的金属栅格。栅格能有效地将一个分子分解成多个朝不同方向运动的波，并终究将它们从头组合成干与图样。这是闻名的双缝试验的一个精心润饰的版别，也是证明物质动摇实质的一个里程碑式的试验，它在一个新的质量标准上证明了量子现象。

研讨标明，在给定的时刻长度内，重的粒子是能够保持叠加态的，更重的物体处于波状状况的时刻会更短。在新的试验中，研讨人员发现这些大分子处于叠加状况的时刻超过了7毫秒，足认为其他量子模型设定新的干与极限，这一成果为量子力学的一些代替理论作出了更好的束缚。

试验标明，量子力学尽管很古怪，但也十分强壮。未来，研讨人员还将持续用更大的质量规划上重复这项试验，比如在病毒、细菌，乃至更大的物体上进行这种干与试验。量子力学将一个细小的奇特国际植入了咱们的国际。经过这些试验，或许咱们能找到连接了这两个国际的结合点。

参阅链接：

[1]https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/2000-atoms-in-two-places-at-once/

[2]https:///story/even-huge-molecules-follow-the-quantum-worlds-bizarre-rules/

来历：原理

修改：赤色彗星