認(rèn)識(shí)經(jīng)典世界和量子世界的邊界
時(shí)間:2012-06-20 17:27來(lái)源:環(huán)球科學(xué)
研究人員進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，光的行為打破了經(jīng)典物理原理，即光可以在不同時(shí)刻分別具備電場(chǎng)和磁場(chǎng)。也就是說(shuō)，光展現(xiàn)出量子力學(xué)特性。（攝于玻爾研究所量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室）
簡(jiǎn)單的證據(jù)反映出復(fù)雜的自然本性。玻爾研究所（Niels Bohr Institute）的研究人員通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明了自然是反常識(shí)的——這個(gè)世界與大部分人相信的迥然不同。該實(shí)驗(yàn)表明，光的行為并不遵循經(jīng)典物理原理，而是具有量子力學(xué)特性。這一新方法可用于研究其它系統(tǒng)的行為是否具有量子力學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表發(fā)在權(quán)威科學(xué)雜志《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。
物理學(xué)可分為兩類：經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)。在經(jīng)典物理中，物體，如一輛車或一個(gè)球，同時(shí)具備位置和速度，這是我們看待日常生活世界的經(jīng)典視角。但在量子物理的世界中，對(duì)一個(gè)物體同樣可以用位置和速度來(lái)進(jìn)行描述，但二者不能同時(shí)確定。在原子尺度上，量子力學(xué)斷定自然的行為與你想象的完全不同。不僅僅是我們無(wú)法同時(shí)知道一個(gè)物體的位置和速度，而是二者根本就不能同時(shí)存在。但我們是如何知道二者不能共存的呢？這兩個(gè)世界的邊界又在哪里？為此，研究人員找到了一種新的方式來(lái)回答這些問(wèn)題。
量子力學(xué)中的光
“我們的目標(biāo)是以一種全新的方法來(lái)利用量子力學(xué)。因此，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，了解一個(gè)經(jīng)典物理無(wú)法解釋的‘系統(tǒng)’是十分重要的。為此，我們先對(duì)光進(jìn)行了檢驗(yàn)?！备绫竟髮W(xué)玻爾研究所量子光學(xué)研究組博士生埃蘭?科（Eran Kot）解釋道。
在一系列實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究人員檢驗(yàn)了光的狀態(tài)。在經(jīng)典物理中，光同時(shí)具有電場(chǎng)和磁場(chǎng)。而埃蘭?科稱，“我們的研究表明，光可以在不同時(shí)刻分別具備一個(gè)電場(chǎng)和一個(gè)磁場(chǎng)。這一簡(jiǎn)單的證據(jù)說(shuō)明我們的實(shí)驗(yàn)打破了經(jīng)典物理原理。也就是說(shuō)，我們證明了光具有量子特性，并且我們還能將這一結(jié)論擴(kuò)展至其他系統(tǒng)?！?/p>
經(jīng)典與非經(jīng)典力學(xué)
研究的目的是從根本上理解世界，但在更廣闊的背景下運(yùn)用量子力學(xué)也遭遇了實(shí)際的挑戰(zhàn)。因?yàn)楣獾男袨檎宫F(xiàn)出量子特性并不令人十分驚訝，但重要的是，該研究方法也可以用于其它系統(tǒng)的研究。
“我們正在努力開(kāi)發(fā)未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)，因此，我們需要了解物體的行為表現(xiàn)出量子力學(xué)特性和經(jīng)典力學(xué)特性的邊界?！绷孔游锢韺W(xué)家安德斯?S?索倫森（Anders S. S?rensen）解釋道，量子計(jì)算機(jī)必然由展現(xiàn)出非經(jīng)典特性的系統(tǒng)組成。
（環(huán)球科學(xué) 邱曉琰
