着名的思想实验称为薛定谔的猫,意味着盒子里

2019-01-02

现在,英格兰埃克塞特大学的物理学家发现,温度可能存在类似的状态:物体在量子水平上可以同北京赛车pk10哪个平台好时存在两个温度。这种奇怪的量子悖论是数十年来第一个全新的量子不确定关系。

海森堡的另一个原则

1927年,德国物理学家Werner Heisenberg假定你测量量子粒子的位置越准确,你就越不能精确地知道它的动量,反之亦然 - 这一规则将成为现在着名的海森堡不确定性原理。[ 扭曲的物理学:7个令人振奋的发现 ]

新的量子不确定性表明,你知道的温度越精确,你对能量的评价就越少,反之亦然,对纳米科学产生了重大影响,纳米科学研究的是小于纳米北京赛车pk10哪个平台好的极小微小物体。这项原则将改变科学家如何测量极小物体(如量子点,小半导体或单细胞)的温度,研究人员在6月发表在 Nature Communications杂志上的新研究中说。

在20世纪30年代,海森堡和丹麦物理学家尼尔斯玻尔在非量子尺度上建立了能北京赛车pk10正规投注平台量和温度之间的不确定关系。这个想法是,如果你想知道一个物体的确切温度,最好和最精确的科学方法是将它浸入一个“水库” - 比如说,一桶水或一个装满冰箱的冰箱冷空气 - 北京赛车pk10哪个平台好 具有已知温度,并允许物体慢慢变为该温度。这称为热平衡。

然而,物体和储层不断地交换能量来维持热平衡。因此,物体中的能量会以无穷小的量上下移动,因此无法精确定义。另一方面,如果你想知道物体中的精确能量,你必须将它隔离,以便它不会与任何东西接触,并与之交换能量。但是,如果你将其隔离,你将无法使用水库精确测量其温度。这种限制使温度不确定北京赛车pk10正规投注平台。

当你进入量子尺度时,事情变得更加怪异。

一种新的不确定关系

即使典型的温度计具有略微上升和下降的能量,仍然可以在很小的范围内知道该能量。新的研究显示,在量子水平上根本不是这样,北京赛车pk10正规投注平台而且这完全归功于薛定谔的猫。那个思想实验提出了一个盒子中的理论猫,其毒药可以通过放射性粒子的衰变来激活。根据量子力学定律,粒子可能同时衰变而不会腐烂,这意味着在盒子被打开之前,猫同时会死亡和活着 - 这种现象称为叠加。

研究人员使用数学和理论来准确预测这种叠加如何影响量子物体温度的测量。[ 古怪的物理学:自然界中最酷的小颗粒 ]

“在量子情况下,量子温度计......将同时处于能量状态的叠加状态,”埃克塞特大学开发新原理的物理学家之一哈里米勒告??诉Live Science。“我们发现,因为温度计不再具有明确定义的能量,并且实际上同时处于不同状态的组合中,这实际上导致了我们可以测量的温度的不确定性。”

在我们的世界中,温度计可以告诉我们物体在31到32华氏度(零下0.5摄氏度和零摄氏度)之间。在量子世界中,温度计可以告诉我们一个对象是两个这样的温度下在同一时间。新的不确定性原则解释了量子怪异。

量子尺度上的物体之间的相互作用可以产生叠加,并且还产生能量。北京赛车pk10哪个平台好旧的不确定性关系忽略了这些影响,因为它与非量子对象无关。但是当你试图测量量子点的温度时,这很重要,而这种新的不确定性关系构成了将这些相互作用考虑在内的理论框架。

米勒说,这篇新论文可以帮助那些设计实验的人测量纳米级以下物体的温度变化。“我们的结果将告诉他们如何准确地设计他们的探头并告诉他们如何解释你得到的额外的量子不确定性。北京赛车pk10哪个平台好”