阿恩特 蔡林格霍恩伯
編者按 自量子力學(xué)誕生以來，量子力學(xué)的基礎(chǔ)一直被認為是一個哲學(xué)問題。近二十多年來，由于實驗技術(shù)的進步，這個問題在一定程度上已經(jīng)重新變成為一個物理問題。鑒于國內(nèi)科學(xué)哲學(xué)界對于這方面的進展不是十分熟悉，我們特別選譯了由奧地利維也納大學(xué)實驗物理研究所阿恩特（MarkusArndt）教授和蔡林格（Anton Zeilinger）以及德國慕尼黑大學(xué)物理系霍恩伯（KlausHornberger）教授于三年前合寫的這篇文章，以便讀者追蹤相關(guān)的文獻。
原文發(fā)表于Physics World 2005年第3期上，網(wǎng)絡(luò)上可以看到完整的英文版。郝劉祥譯。
自從量子理論在20世紀的頭25年建立以來，我們就一直生活在一個奇異的分裂世界之中。在我們?nèi)粘Ｉ畹氖澜缋铮翱腕w”（object）的行為很正常，他們服從經(jīng)典物理學(xué)的法則；而在微觀世界，客體的行為違反我們的直觀，他們展示了量子物理的神奇特征。如果說，量子世界和經(jīng)典世界存在分界線的話，那么這個分界線確切說來在哪里？如果說量子物理是一個普遍的理論，為什么我們只能體面地談?wù)撾娮拥牧孔有袨?，而不能體面地談?wù)撟闱虻牧孔有袨椋?/span>
回答這些問題的方式之一是完成靈敏的干涉測量試驗，讓一束分子通過兩條不同的路徑，然后再將他們合起來。這些試驗表明，分子表現(xiàn)出量子行為，既有“波”的性質(zhì)又有“粒子”的性質(zhì)。我們小組近期的研究還表明，事實上，由多至100個原子組成的分子彼此之間也能產(chǎn)生干涉。這些試驗闡明了量子理論的非同尋常的面目，即，客體可以處于由不同的態(tài)組成的疊加態(tài)之中。
這一“非定域性”（non-locality）常常被不確切地描述為“單個客體在同一時間處于兩個不同的位置”。然而，這種相當(dāng)隨便的描述是沒有意義的。要看出為什么，試考慮我們熟悉的楊氏雙縫實驗；在量子光學(xué)領(lǐng)域，雙縫實驗仍然是現(xiàn)代研究的基礎(chǔ)。在最簡單的雙縫實驗中，從一個彩色玻璃罩中的燈泡發(fā)出的光首先通過一個狹縫，然后再通過兩條相鄰的狹縫，最后到達屏幕。
如果狹縫足夠狹窄，從而從狹縫出來的光的子波是相干的，也就是說，這些子波在一片時空區(qū)域有著穩(wěn)定的相位關(guān)系，那么屏幕上就會產(chǎn)生明暗相間的條紋組成的圖案，這些條紋分別對應(yīng)于子波之間的相長干涉和相消干涉。為證實干涉確實發(fā)生了，我們只用簡單地關(guān)閉其中一條狹縫，這時干涉就會消失。
但泰勒（Geoffrey IngramTaylor）早在1909年就證明，如果你減弱光源使得在一個時間只有一個光子通過，只要你等上足夠長的時間，你仍然會觀察到完整的干涉圖案。此時到底什么在相互干涉？既然我們需要至少兩個子波才能產(chǎn)生干涉圖案，難道是單個光子同時通過兩條縫？
沒有答案的問題
不幸的是，這些問題不可能有答案，甚至根本沒有答案，因為我們不能同時獲得完整的干涉條紋和光子走哪條路徑的信息；我們只能獲得兩者之一。如果兩個縫都是開的，我們有干涉圖案，但我們沒有光子通過那條縫的信息。反之，關(guān)閉其中一條縫會帶來路徑信息，但干涉圖案也隨之蕩然無存。這就是尼爾斯·玻爾（NielsBohr）所講的互補原理的一個簡單實例。（注意，如果我們有關(guān)于路徑的部分信息，也就是說，我們能以一定的幾率分辨路徑，我們?nèi)阅塬@得干涉圖案，但明暗條紋的對比度下降。）
因此，在光子通過干涉儀時，我們不能賦予光子的位置以任何實在性，因為我們無法在不影響干涉圖案（波的性質(zhì)）的前提下檢查其路徑（粒子性質(zhì)）。我們所知的只是一個光子是否到達了探測器，以及如果是，它通過其中任意一條縫的確切幾率是多大。這些觀察可能會讓人們覺得神奇，但是當(dāng)我們考察有質(zhì)量的粒子，比如分子的干涉測量時，人們會發(fā)現(xiàn)更加不可思議。
(a) 托馬斯·楊（ThomasYoung）的經(jīng)典雙縫實驗是最簡單的雙路干涉裝置，1801年他用此裝置證明了光的波動性質(zhì)。光通過單縫后形成圓柱形的波前，這些波前隨后通過兩條緊鄰的狹縫，最后落在投影屏上產(chǎn)生干涉圖樣。1909年，泰勒（GeoffreyIngram Taylor）利用類似的裝置證明，一個時間只能發(fā)射一個光子的弱光源也能產(chǎn)生干涉圖樣。
(b)塔伯特-勞干涉儀可用來研究原子和分子的干涉。它有一列狹縫，每條狹縫對應(yīng)于楊氏裝置中的照明縫。第二個光柵起著楊式裝置中雙縫的衍射作用。第三個光柵是一個“面膜”，其縫間距與干涉圖樣完全一致，從而可以確認條紋。該裝置還被用來顯示，當(dāng)分子與其他氣體粒子碰撞（小圓圈）或發(fā)射光子（波浪線）時，干涉圖樣會消失。這是退相干的標(biāo)志。
分子能夠在同一時間存在于兩個不同的位置嗎？或者說，分子是非定域的從而能表現(xiàn)出干涉行為嗎？更大的客體，比如足球，會怎么樣？他們也會干涉嗎？原則上他們是可以的，因為任何粒子都聯(lián)系著一個波，其德布羅意波長是h/mv，h是普朗克常數(shù)，m是粒子的質(zhì)量，v是粒子的速度。不幸的是，足球那么大的物體，其德布羅意波長小得可憐，實驗上無法演示，因為條紋彼此靠得太緊了。
雖然對于微觀客體，比如電子、原子和分子，我們能觀察到干涉，但我們不能忘記，這些客體能夠與其周圍的環(huán)境發(fā)生相互作用：與其他分子碰撞，或是交換電磁輻射。環(huán)境態(tài)與量子客體發(fā)生了“交纏”（entanglement），這意味著關(guān)于客體在何處的信息迅即散布到周圍環(huán)境之中。其結(jié)果是，客體與環(huán)境這兩個系統(tǒng)發(fā)生了關(guān)聯(lián)，甚至相互作用已經(jīng)結(jié)束，兩者的關(guān)聯(lián)仍然存在。既然我們原則上能夠獲得信息——即使并沒有一個觀測者真的在觀測——干涉圖案也會消失。
相干的喪失，或曰“退相干”（decoherence），是我們?nèi)粘Ｉ钪械暮暧^客體從未顯示出量子行為（比如干涉）的一個重要原因。這些客體太大了，與周圍環(huán)境的相互作用非常強烈，因此會很快地喪失相干性。換句話說，宏觀世界中量子行為會自然地消失，因為隨著客體的尺度和復(fù)雜性的增加，將其從周圍環(huán)境中隔離出來會變得極其困難。不同尋常的是，正是客體與環(huán)境相互作用的量子本性以及由此產(chǎn)生的信息傳遞導(dǎo)致了量子客體的經(jīng)典行為。
盡管海森伯、愛因斯坦、玻爾以及其他許多量子理論之父都曾考慮過獲取量子客體的路徑信息是否會破壞干涉，但在很長一段時間里，這個問題都被當(dāng)作是一個相當(dāng)抽象的哲學(xué)問題。只是在最近，由于實驗技術(shù)的進步，研究外部環(huán)境對于原子和分子干涉的影響才變得可行。這些試驗不僅對于我們理解經(jīng)典世界有著根本的重要性。他們對于研制量子計算機也是密切相關(guān)的，量子計算機就是利用量子疊加原理來超越經(jīng)典計算機。欲將量子計算機從理想變?yōu)楝F(xiàn)實，最主要的障礙就被認為是退相干。
物質(zhì)波干涉儀
近些年，好幾個研究小組一直致力于完成從電子到大分子（如富勒球buckyball）等一大類客體的“物質(zhì)波”干涉實驗。然而，利用傳統(tǒng)的雙縫實驗來研究這類粒子的干涉相當(dāng)困難。困難在于，對于非常重的粒子，其德布羅意波長非常小。欲利用雙縫或光柵來獲得衍射圖樣，縫就必須非常狹窄，粒子束必須高度準直。
圖2 分子波
作者所在的維也納大學(xué)研究小組已經(jīng)設(shè)法觀察到一大類分子的干涉現(xiàn)象。這些分子包括： (a) 富勒球碳－70；(b)煎餅型的生物分子四苯基卟啉（TPP）C44H30N4；(c)氟化富勒分子C60F48。TPP是頭一個表現(xiàn)出波動本性的生物分子。C60F48的原子量為1632，是迄今表現(xiàn)出干涉行為的最重、最復(fù)雜的分子。
盡管有這些困難，德國康斯坦茲大學(xué)（University of Konstanz）的卡納爾（OlivierCarnal）和米尼內(nèi)克（JürgenMlynek）在1991年還是設(shè)法利用雙縫實驗觀察到了干涉現(xiàn)象。大約在同一時間，麻省理工學(xué)院（MIT）的普瑞特恰德（DavidPritchard）及其合作者表明，利用另一種裝置，即“馬赫-岑得爾（Mach-Zehnder）干涉儀”，可以完成一大類試驗。在他們的裝置中，一束原子先通過一列垂直狹縫，原子束在這里至少被分裂為兩個不同的相干波前，間距可達17μm。兩個波前隨后通過與第一個光柵一模一樣的第二個光柵，這樣兩個波前又合二為一了。在第二個光柵背后的某個平面上，干涉效應(yīng)會產(chǎn)生原子密度的周期性起伏。這由第三個光柵來測量，該光柵的縫間距是按照預(yù)期的干涉圖樣的周期來設(shè)計的。在垂直于分子束的方向移動該光柵，就可以觀測到原子計數(shù)率的穩(wěn)定起伏。
利用這個裝置，普瑞特恰德小組成功地獲得了鈉原子的干涉條紋，這是自由飛行的原子非定域化（delocalization）的清晰證據(jù)。如果你在干涉發(fā)生之前、在單個原子沿著兩條可能的路徑之一行進時來探測它，會發(fā)生什么？理論告訴我們，這將抹去干涉圖案。
在1995年，普瑞特恰德及其合作者用實驗考察了這一問題：當(dāng)原子在第一個與第二個光柵之間飛行時，利用激光來定位原子束。實驗表明，只要從光學(xué)上能夠分辨原子束的路徑（借助于光子對原子束的散射），原子的干涉圖案確實就消失了，正如玻爾的互補原理所斷言的一樣。假如光子的波長小于兩個分離的原子波前的間距的兩倍，光子就會攜帶足夠的“哪條路”信息，從而徹底破壞干涉圖樣。
分子干涉測量
近些年，物質(zhì)波干涉實驗一直在大步邁進。但什么是物質(zhì)非定域化的實驗限度、技術(shù)限度和物理限度？粒子的質(zhì)量、溫度和復(fù)雜性對于粒子是否干涉有沒有影響？幾何上不對稱的粒子或帶永久電偶極矩的粒子會不會因為與周圍環(huán)境的相互作用更強，從而更迅速地退相干？這一類問題，激勵著我們于1998年在英斯布魯克大學(xué)（Universityof Innsbruck）啟動了分子干涉測量試驗。1999年，我們的小組轉(zhuǎn)移到維也納，這些試驗一直在進行。
圖3 消失中的條紋
分子通過與其他氣體分子碰撞或發(fā)射熱輻射而與環(huán)境發(fā)生相互作用時，就不能再產(chǎn)生干涉圖樣。他們失去了量子行為，因為關(guān)于分子的信息現(xiàn)在原則上可以獲得，即使沒有一位觀測者真的去提取信息。這些圖顯示了塔伯特-勞干涉儀中碳-70分子干涉圖樣的消失，縱坐標(biāo)為“標(biāo)準清晰度”——干涉圖樣中明暗條帶的對比度。(a)如果在干涉儀中添加氣體，清晰度隨氣壓增大呈指數(shù)下降。(b)如果用高功率激光來加熱分子，分子就會變熱并發(fā)射光子，這就會引起相對清晰度緩慢地、非線性地下降。分子與環(huán)境的交纏分別是通過與其他氣體分子的碰撞和發(fā)射熱輻射來實現(xiàn)的。
在頭一個、考驗原理的實驗中，我們決定觀察富勒分子（fullerenemolecules）通過光柵時的量子波性質(zhì)。富勒分子是一大類閉球殼型碳分子，通常由60個碳原子組成，原子排列猶如一個足球，直徑1納米（nm）。這些客體在許多方面都是經(jīng)典客體，這主要是因為他們可以在大量自由度中儲存不少內(nèi)能。比如，當(dāng)加熱到3000K時，富勒分子能夠發(fā)射電子、光子，甚至雙原子碳分子，就像一小塊熱的固體物質(zhì)發(fā)光，發(fā)射黑體輻射，并通過蒸發(fā)作用冷卻一樣。
分子干涉實驗可是相當(dāng)困難的。我們利用市場上買來的富勒分子，將其加熱到900K，以產(chǎn)生高密度的分子束。（如果將他們將熱到更高的溫度并持續(xù)一段較長的時間，他們就會分解。）大多數(shù)分子這時就會以200ms-1的速度飛行，這意味著其德布羅意波長僅僅為2.5 × 10-12 m，只有分子大小的1/400。因此我們需要有極其精細的光柵，只有這樣分子才能以足夠大的角度離開光柵。
對我們來講幸運的是，麻省理工的薩瓦斯（TimSavas）及其同事已經(jīng)研制出縫間距為100nm的光柵。1999年，我們還設(shè)計出了一個非常靈敏的探測器，可用來確定單個富勒分子的位置。該探測器是利用一個高度聚焦的強激光束來使分子離子化；讓激光束橫向通過分子束，掃描激光的焦點位置，就揭示出高對比度的干涉條紋。
為將這些試驗擴展到更復(fù)雜、更重的粒子上，我們建造了一臺異型的馬赫-岑得爾干涉儀——塔伯特-勞（Talbot-Lau）干涉儀。它有幾大優(yōu)點。首先，光柵彼此可以排置得更近一些，這樣干涉儀就更短更堅固。其二，我們可以利用從不同方向入射的平面波混合而成的空間上的非相干束。這樣分子束就不需高度準直，這意味著我們能夠利用更多的粒子，從而大大提高信噪比。
塔伯特-勞干涉儀的另一大優(yōu)點與粒子的德布羅意波長反比于其質(zhì)量這一事實有關(guān)。為探測更重的粒子的干涉行為，你必須提高探測器的分辨率，讓狹縫彼此靠得更緊一些。對于簡單的衍射光柵，這意味著光柵常數(shù)，即光柵周期或縫間距，必須隨質(zhì)量增大的比例而縮小。但使用近場塔伯特-勞干涉儀，光柵常數(shù)只需按質(zhì)量增大的因子的平方根縮小，這是克勞瑟（JohnClauser）在1990年代中期首先指出來的，那時他還在加州大學(xué)伯克利分校。該項技術(shù)因此提供了良好的空間分辨率，可用來觀測德勃羅意波長非常短的重粒子。實際上，對于同一分子束，用遠場衍射，我們需要的光柵周期為100nm；而用近場干涉儀，光柵周期僅僅只需1000nm，這要容易制造和容易操作得多。
為證明分子干涉，我們使用了第三個光柵，其周期與我們預(yù)期的干涉圖案的周期一致。通過掃描光柵的位置，我們應(yīng)該能夠觀測到發(fā)射分子的計數(shù)率的交替起伏。這些近乎正弦曲線的條紋的性質(zhì)隨后可以按照干涉圖樣的明暗條帶對比度加以量化。對于碳-70富勒球，我們獲得了40－50%的對比度。如果我們將所有的實驗上相關(guān)的參數(shù)都考慮進去的話，該結(jié)果就與量子理論的預(yù)言完全一致。
在2003年，我們利用同一裝置證明了更大的分子，如生物分子四苯基卟啉（C44H30N4或TPP）和氟化富勒球（C60F48）的波動性質(zhì)。煎餅型的卟啉特別讓人感興趣，因為有些物理學(xué)家爭辯說，只有高度對稱的甚至只有球形的分子才會干涉。然而，C44H30N4這種從葉綠素中提取的一種生物染料的衍生物其寬度超過2nm，是足球型的碳－60分子的兩個寬。顯然，在這個尺度上分子的形狀并不影響干涉性質(zhì)。至于氟化富勒球C60F48，當(dāng)前仍然保持著表現(xiàn)出量子干涉性質(zhì)的最重的粒子這一世界紀錄。盡管它沒有卟啉那樣寬，但它的平均原子量為1632，包含108個原子，這些原子以共價鍵的方式束縛在一個單干涉的客體之內(nèi)。
分子干涉儀中的退相干
這些試驗向我們表明，甚至更大和更復(fù)雜的客體也能發(fā)生干涉并展示出量子本性。但分子通常被認為是良好定域的客體，我們甚至能用高分辨率顯微鏡來觀察他們。那么是什么效應(yīng)破壞了分子的定域化、抹去了干涉條紋？事實上，至少有兩個機制使得測量一個分子的位置成為可能。第一個涉及該分子與其他粒子，比如與氣體分子的碰撞，第二個則涉及該分子所發(fā)射的熱輻射。
為認識這些過程是如何破壞干涉圖樣和導(dǎo)致經(jīng)典行為的，我們在用碳－70分子作試驗時，慢慢往塔伯特-勞干涉儀的腔室中添加氣體（圖3a）。我們發(fā)現(xiàn)，隨著氣體的增加，干涉條紋的對比度呈指數(shù)下降；當(dāng)氣壓達到10-6毫巴（mbar）時，條紋徹底消失了。這與散射過程的理論分析結(jié)果在定量上完全一致。盡管與氣體分子的單個碰撞不會將富勒分子踢出干涉儀的路徑，但它足以破壞干涉圖樣，因為它攜帶了足以確定分子路徑的信息。指數(shù)衰減因此與碰撞幾率直接相關(guān)。計算還表明，有干涉行為的分子其原子量可以高達一百萬，并且當(dāng)氣壓為10-10mbar，現(xiàn)實的塔伯特－勞干涉儀中所發(fā)生的碰撞不會造成退相干。在當(dāng)今的真空技術(shù)條件下，這樣的氣壓是完全可以實現(xiàn)的。
我們現(xiàn)在再來看看一個分子的“內(nèi)部溫度”是如何影響干涉的。內(nèi)部溫度的概念與原子或電子無關(guān)，只有對分子這樣復(fù)雜的客體才有意義。它描述的是能量在眾多振動和轉(zhuǎn)動自由度中的分布。當(dāng)然，熱的客體會發(fā)射熱光子，光子隨后被環(huán)境吸收，從而帶走了動量。換句話說，每個光子都能傳遞發(fā)射該光子的客體的位置的信息，這樣客體的位置原則上講就可以測量。的確，當(dāng)我們將碳－70分子的內(nèi)部溫度升高到1000K時，干涉條紋的對比度就慢慢消失了（圖3b）。
我們還建立了一個理論模型，能夠解釋這些觀測到的退相干速率。該模型基于適當(dāng)形式的普朗克定律，描述了所發(fā)射的短波光子數(shù)量是如何隨分子內(nèi)部溫度的升高而增大的。只要分子發(fā)射很多的長波光子，或是發(fā)射一個波長小于相干分離的分子子波之間的間距的兩倍的短波光子，干涉條紋就會被破壞。在我們的近場裝置中，這個間距，即兩個相鄰光柵狹縫之間的距離，為1μm。理論預(yù)言和實驗測量的退相干速率保持著良好的一致，這表明當(dāng)碳－70分子的內(nèi)部溫度升高到2500K以上時，發(fā)射了一些可見光子（400－800nm）。
這個實驗證明了三點。首先，它表明，熱輻射所導(dǎo)致的退相干能夠定量地描述和理解。其二，它證實了退相干是由于信息流入環(huán)境所引起的。在物質(zhì)波干涉儀中，只有質(zhì)心運動可以觀測，因此信息的流動只能靠動量轉(zhuǎn)移來傳遞。最后，它表明，熱退相干關(guān)涉真實的宏觀物體。慶幸的是，在未來的干涉測量試驗中，人們對大分子、分子團或納米晶體不太感冒。欲使這些客體相干，必須將他們冷卻到足夠低的溫度，以抑制其發(fā)射熱輻射。
沒有動量轉(zhuǎn)移的哪條路信息
另一種研究退相干的方法是在外部系統(tǒng)中編碼干涉儀“路徑”信息。舉例來說，巴黎高師（Ecole NormaleSupérieure）的哈羅歇（SergeHaroche）及其同事采用了處于激發(fā)態(tài)的銣原子束，束中銣原子的外層那個電子被激光抽運到一個非常高的能級上，成為了一個“里德堡原子”。不過，實驗并不是將銣原子送入到干涉儀的不同分支路徑上。研究者所觀察的，是不同的內(nèi)部態(tài)的演化。
在這個“里德堡干涉儀”中，微波輻射脈沖實現(xiàn)了單個里德堡原子處于基態(tài)與激發(fā)態(tài)的相干疊加態(tài)。沿原子束方向放置的第二個微波場則將不同的態(tài)重新合起來；當(dāng)干涉儀中有效路徑長度變化時，就可以觀測到基態(tài)布居數(shù)的干涉條紋。通過在兩個微波場之間放置一個微波諧振器，哈羅歇及其同事可以提取原子內(nèi)部態(tài)的信息。由于微波場與原子相互作用會改變微波場的相位，原子的信息就流入了諧振器，并編碼到諧振腔之中。這樣，原子和諧振場的態(tài)就發(fā)生了交纏，但沒有發(fā)生顯著的動量轉(zhuǎn)移。
當(dāng)諧振腔是空的，因此沒有存儲任何關(guān)于哪條路的信息時，巴黎小組觀察到了高對比度的原子干涉條紋。但當(dāng)給諧振腔施加一個微弱的相干場（平均僅僅含有9個光子）時，條紋就變得不那么明顯了。這表明，由于與介觀相干光子場發(fā)生了交纏，干涉被破壞了。
其他許多研究者還探索了利用干涉分子的內(nèi)部態(tài)來編碼其位置信息的可能性。比如，早在1987年，維也納的饒赫（HelmutRauch）及其同事就用馬赫-岑得爾干涉儀研究過極化中子，并利用了中子的自旋來編碼粒子的路徑信息。與此同時，位于德國嘉興（Garching）的馬普量子光學(xué)研究所的倫帕（GerhardRempe）利用了銣原子的兩個不同的超精細基態(tài)來編碼其在原子干涉測量中的路徑。兩個實驗都證實，當(dāng)客體的兩個不同的位置態(tài)與正交的內(nèi)部態(tài)發(fā)生關(guān)聯(lián)時，物質(zhì)波干涉就會消失。
一個量子粒子與其環(huán)境的交纏并不是破壞相干的唯一途徑。由于我們無法將實驗條件控制得那么好，噪聲也會帶來問題。特別是，試驗者不得不面對這一事實：干涉儀兩臂相對長度差的隨機漲落會抹去干涉圖樣。并且，當(dāng)分子更大從而其德布羅意波長更短時，試驗對這些因素極其敏感。在我們當(dāng)前的分子干涉儀中，相對臂長穩(wěn)定在分子直徑的1/1000以內(nèi)。盡管未來的試驗要求會更為苛刻，我們對克服這類障礙充滿了信心。
為何至關(guān)重要
物質(zhì)波試驗表明，量子世界與經(jīng)典世界之間并不存在一個固定的邊界。一個客體在一個試驗裝置中可以表現(xiàn)出量子力學(xué)行為，而在另一個試驗裝置中可以表現(xiàn)出經(jīng)典行為。從量子行為轉(zhuǎn)變到經(jīng)典行為，關(guān)鍵的因素看來是量子系統(tǒng)與外部世界的信息交流。這個轉(zhuǎn)變僅僅取決于實驗裝置是否允許這種信息被泄露出來。在干涉實驗中，完全要看“哪條路”信息是否原則上可以為外部世界所獲得。至于是否真的有一個觀測者在那里力圖獲取該信息，完全是無關(guān)緊要的。
按照我們的觀點，對于更大的客體，比如蛋白質(zhì)、小病毒和原子量高達106個單位的納米晶體，物質(zhì)波干涉測量應(yīng)該是可行的。我們相信，將我們的結(jié)果外推到更大的質(zhì)量和更高的溫度，碰撞和熱退相干都不會成為問題?，F(xiàn)在還看不出量子干涉的限度，但制備和操縱超重粒子的相干束還需要克服很多困難。完成這類試驗將是一項充滿魅力的挑戰(zhàn)性工作。
補充：退相干與量子－經(jīng)典邊界
自從量子力學(xué)誕生以來，人們一直力圖調(diào)和詭異的量子法則和我們的日常經(jīng)驗。既然說量子粒子完全可以“在同一時刻處于不同的位置”，為什么所有我們看得見摸得著的宏觀客體卻服從經(jīng)典物理學(xué)？
前幾代的量子物理學(xué)家，在玻爾、海森伯和馮·諾依曼（John vonNeumann）的引導(dǎo)下，堅持認為經(jīng)典世界和量子王國之間存在一個截然的分界線，盡管他們也承認，物理定律沒有將這個分界線確定下來。按照他們的觀點，向“經(jīng)典性”（classicality）的轉(zhuǎn)變是觀察行為所致；當(dāng)進行觀察時，波函數(shù)“塌縮”（collapses）到某個確定值。為避免觀察者所起的關(guān)鍵性作用，物理學(xué)家提出過許多替代的理論和詮釋。通常，這樣做的代價是在量子力學(xué)中引入迄今未觀測到的物理量，所謂隱變量（hiddenvariables）。
相比之下，退相干理論堅定地立足于量子力學(xué)的傳統(tǒng)框架。人們避開了“塌縮何時發(fā)生”這個問題，因為他們堅持認為，一切宏觀物體，包括測量裝置在內(nèi)，都服從薛定諤方程。因此，退相干對于如何理解人類的特定實在觀這一哲學(xué)問題并不能提供答案。然而，它能夠解釋經(jīng)典性之由來，即一個客體如何以及何時失去其量子特征從而可以采用經(jīng)典描述。
這里的關(guān)鍵是承認沒有任何量子客體可以完全孤立出來；相反，它始終嵌入在由氣體粒子、光子等等構(gòu)成的環(huán)境之中。環(huán)境態(tài)很容易與量子客體發(fā)生交纏，從而導(dǎo)致量子客體在何處的信息迅速地散布到環(huán)境之中。宏觀世界中量子行為的缺失是下述事實的自然結(jié)果：越大越復(fù)雜的客體，越難以與其環(huán)境隔離。換句話說，正是量子客體與其環(huán)境相互作用的量子特征，以及由此產(chǎn)生的信息傳遞，才導(dǎo)致量子客體表現(xiàn)出經(jīng)典性。
參考文獻
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