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薛定谔的猫
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小球穿墙而过,诺奖看见“量子革命”
为"普适量子论"的天平再压下有力量的一格。 当小球以单个粒子形态存在时,这一看似不可能的现象成为可能,它就是"量子隧穿", 是一种量子力 学现象。 量子力学通常用来解释微观世界现象,如单个粒子、原子或电子的行为。当系统变得越来越大,粒子越 来越多时,量子效应就会被各种相互作用破坏掉,变得几乎看不见。 例如,一个由众多分子组成的小球不会表现出量子力学效应,球每次都会撞到墙上反弹,这就是人们熟 悉的宏观世界。 想象一下,有一颗小球,放在被墙分隔为左右两侧的房间里。按常理,它们只能在自己这一侧滚动,除 非有人在墙中开一个洞。但小球忽然无声无息地出现在墙的另一边:没有门、没有钥匙,墙也完好无 损,小球却完成了过墙。 让量子现象肉眼可见 今年获得诺贝尔物理学奖的三位物理学家约翰·克拉克(John Clarke)、米歇尔·德沃雷(Michel H. Devoret)和约翰·马丁尼斯(John M. Martinis)就在实验中证明,量子隧穿并不只属于微观世界,也可 以出现在由无数粒子组成的宏观尺度系统中。即特定条件下,原本只在微观世界中存在的量子现象,在 宏观尺度上展现了出来。 (约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马丁 ...
2025年诺贝尔物理学奖发得合理吗?
Hu Xiu· 2025-10-10 03:48
不过,业内一些讨论认为,今年诺奖似乎"发早了",因为实用超导量子计算机仍未落地;还有一些声音认为获奖人选不合理。本文作者将从 量子效应在宏观尺度的探索与发现,谈本次诺奖成就的意义并回答上述疑问。 本文来自微信公众号:返朴 (ID:fanpu2019),作者:无邪,头图来自:视觉中国 自量子力学诞生以来,关于量子世界与经典世界的边界在哪就一直是一个充满争议的问题。著名的"薛定谔的猫"思想实验,就是在思考这个 问题时提出来的。薛定谔的猫是一个比较极端的案例,它直接将量子力学的基本假定——波函数应用到日常生活可见可闻的宏观尺度,并得 出一个非常诡异的结论:在那个神秘的盒子里,有那么一只既死又活的猫!尽管物理上允许我们构造出一个测量,它的本征态是死猫与活猫 的叠加态,但现实世界似乎是存在禁忌的——我们只可能要么看到死猫,要么看到活猫。 很明显,将量子力学效应直接一步到位拉到宏观尺度会产生非常反直觉、违背常识的问题,所以接下来的问题是:如果我们确定量子力学无 法应用于我们日常可见的宏观尺度,那它到底在什么尺度上会失效呢?有这样一个明确的边界吗?有的话它在哪?如果没有,这中间又是如 何过渡的呢? 物理学家一直在追寻这些问 ...
他们在宏观尺度重现“薛定谔的猫”
北京时间10月7日,2025年诺贝尔物理学奖正式公布,获奖者为约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约 翰·M·马蒂尼斯三位量子物理学家,他们通过在宏观电路上的实验发现了微观量子世界的"奇异特性"。 量子力学在1925年诞生,今年正值百年。诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松当天表示,百年 来量子力学不断带来新的惊喜,它大有用处,为数字技术提供了基础。 原标题:他们在宏观尺度重现"薛定谔的猫" 在人类宏观世界中,球在被抛向墙壁时总会反弹回来。然而,在微观世界里,单个粒子有时会直 接"穿透"相应的势垒(指空间中势能比周围区域都高的能量障碍区域),从另一侧出现,这种量子力学 现象被称为"量子隧穿"。而2025年诺贝尔物理学奖表彰的突破性成果,正是科学家首次在由大量粒子组 成的宏观物体上也观测到了这一现象。 于是,超导体中的所有库珀对可视为一个整体量子系统。这个系统也成为约翰·克拉克、米歇尔·H· 德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯实验的核心部分。 在量子力学数十年发展的理论与实验基础之上,1984年到1985年,约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷 和约翰·M·马蒂尼斯携手,持续挑战在宏观尺度演示量子隧穿。 他们对由超导体构成的 ...