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激光技术揭示不确定原理适用于宏观物体

导读: 大约一个世纪以前物理学家维尔纳-海森堡所提出的这个理论声称,仅仅测量一个微粒的位置必然会扰乱它的动量。

  大约一个世纪以前物理学家维尔纳-海森堡所提出的这个理论声称,仅仅测量一个微粒的位置必然会扰乱它的动量。那就意味着,你越尝试精确的测量它的位置,你就越无法了解它移动的多快,反之亦然。虽然理论上这一原理适用于全部的物体,事实上它的效应被认为只在微观领域可以测量。在一项最新试验中,物理学家已经证实了“不确定原理”的效应能够通过肉眼可见的微型圆柱体进行测量。

  科学家在测量0.5毫米宽的圆柱体时发现了不确定理论

  这种微型圆柱体被放置在两面镜子之间并且使用激光进行照射,镜子的晃动揭示了不确定原理在其中起着作用

  研究的合著者汤姆-普迪说道,“不确定原理”取决于任何测量行为的破坏性。比如说,一个光子被用于观测一个电子时,这个光子会反弹电子并且干扰它的运动。但是物体越大,光子对它运动的影响越小,这就使“不确定原理”在较大水平上的相关性越来越小。普迪和他的同事们使用氮化硅制成了一个0.5毫米宽的圆柱,然后把它放置在两面镜子之间,并且用激光进行照射。

  光子数量的增多会提高了测量精度,但是增多的光子带来越来越大的波动,导致镜子猛烈的晃动,这就限制了测量的准确度。那种额外的晃动就证实了“不确定原理”在起作用。这些发现可能会影响寻找爱因斯坦的广义相对论所预言的引力波。在接下来的几年里,路易斯安那州和华盛顿州的激光干涉仪引力波观测台(LIGO)将使用微型传感器来测量时空中的引力波,而且“不确定原理”能够为观测台的测量能力设定界线。

  莱斯布里奇大学的一位理论物理学家Saurya Das告诉生活科学道:“0.5毫米事实上就是我们能够拿在手中的某种东西。很明显,经典力学是有效的,但是它们使量子力学在那种尺度上具有相关性。作为一项技术成就,它也是令人钦佩的。10年前人们认为在那种尺度上做这种试验是毫无意义的,因为你不会看到任何东西。”

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