牛頓運(yùn)動定律告訴我們，一個物體在不受外力作用的情況下，會保持靜止或勻速直線運(yùn)動。能打破這個定律的，絕不可能是科學(xué)，而很有可能是藝術(shù)，比如《加勒比海盜》中那個拈著蘭花指的杰克船長，當(dāng)他踩著貓步扭來的時(shí)候，他的屁股很明顯并不是在做直線運(yùn)動，而是一種波浪運(yùn)動。
但現(xiàn)在，奧地利因斯布魯克大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家與慕尼黑、巴黎及劍橋大學(xué)的理論物理學(xué)家們一起做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，卻發(fā)現(xiàn)了一種物質(zhì)，完全無視牛頓運(yùn)動定律，玩起了杰克船長的花樣，科學(xué)同樣可以打破經(jīng)典的牛頓運(yùn)動定律。
在試驗(yàn)中，科學(xué)家們將銣原子氣體冷卻到接近絕對零度，并將其限制在由大功率激光束構(gòu)建的細(xì)管里，形成了一種只能沿管束移動的一維玻色流體——量子流體。然后研究人員通過氣體加速一些自旋態(tài)不同的雜質(zhì)原子，發(fā)現(xiàn)它們開始來回振蕩，扭起了杰克船長的貓步。其實(shí)這就是量子力學(xué)所說的量子干擾，在量子層面上，粒子表現(xiàn)出波的屬性，可以互相疊加或抵消，而不是經(jīng)典力學(xué)中只能沿直線運(yùn)動的宏觀物質(zhì)屬性。
在晶體結(jié)構(gòu)如金屬中通常存在一種叫布拉格散射的效應(yīng)，研究人員發(fā)現(xiàn)量子流體中雜質(zhì)的動量分布也表現(xiàn)出布拉格散射的特征，呈現(xiàn)出周期性的動力學(xué)，因而將它解釋為布洛赫振動。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)讓我們在更廣泛的范圍內(nèi)了解了量子世界的奇特屬性，有助于理解和優(yōu)化電子元件的基本過程，甚至復(fù)雜生物系統(tǒng)中的粒子傳輸過程。
論文：https://arxiv.org/abs/1608.08200
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