量子力学随机性被推翻? 放心吧,上帝依然掷骰

来源:科技日报

耶鲁大学科学家通过一种高速摄影技术,揭示了量子跃迁循序渐进的过程。量子跃迁再次成为流行语,并掀起一场关于量子力学是随机性还是连续性的争论。

量子力学作为理解原子尺度世界的理论,其中有一个核心概念极为激进大胆又反直觉,甚至成为了流行语,那就是“量子跃迁”。量子力学的先驱们大都相信:量子跃迁是“随机的、瞬时的” 。

一项新的实验表明,事实并非如此。该研究由耶鲁大学麦克·德沃雷特实验室的研究生兹拉特科·米涅夫等完成,他与同事通过一种高速摄影技术,揭示了量子跃迁循序渐进的过程。这一成果近日发表在《自然》杂志上。

实验的意义可能还远不止于此:研究人员利用高速检测系统,在即将标记出量子跃迁的时候,“抓住”它然后再逆转,将系统恢复到初始状态。

如此一来,量子物理中不可避免的随机过程,现在被证明是可以控制的——人们真的能够掌控量子了?

量子跃迁之争

与玻尔和海森堡的量子理论不同,薛定谔认为不存在量子跃迁

上世纪20年代中期,物理学家尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡和同事们建立了量子理论,玻尔首先提出了量子跃迁的概念,但直到上世纪80年代才在实验室中被观察到。这套理论统称为哥本哈根诠释。

玻尔在早些时候就提出,原子中电子的能级(即能量状态)是量子化的,也就是说,电子只能使用某些能级,而所有中间能级都被禁止。他假设,电子通过吸收或者释放光量子颗粒即光子来改变自己的能量,而光子的能量,与允许存在的电子态之间的能隙相匹配。这就解释了为什么原子和分子能够吸收或释放特定波长的光,比如许多含铜盐是蓝色的,而钠灯则发出黄色的光。

在玻尔和海森堡着手发展的一套能够解释量子现象的数学理论中,海森堡列举了所有允许的量子态,暗示这些量子态之间的跃迁是瞬时的、不连续的。瞬时量子跃迁的概念,成为了哥本哈根诠释的一个基本理念。

但是,量子力学的另一位奠基人、奥地利物理学家埃尔温·薛定谔并不赞同这个观点。在薛定谔的理论中,他用波函数的波状实体来表示量子粒子,它们的变化是平缓的,随着时间发生连续变化,好比广阔海面上平缓的波浪一般。

薛定谔认为,真实世界中的事物不会不花一点儿时间就突然大变样,不连续的量子跃迁只是脑海中的一个幻想。在1952年发表的一篇题为“是否存在量子跃迁”的文章中,薛定谔坚定地回答:“不存在。”

相关推荐
新闻聚焦
猜你喜欢
热门推荐
返回列表
Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。