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五種怪異量子效應(yīng)：量子齊諾效應(yīng)和真空雙折射 你可能聽過“薛定諤的貓”和海森堡的“不確定原理”，甚至量子糾纏（quantum entanglement），這些量子現(xiàn)象試圖以極小比例解釋世界，自從量子效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)，在一個世紀里這些神奇效應(yīng)已是眾所周知。 但事實上量子效應(yīng)僅是原子和亞原子微粒怪異和違反直覺的開始，許多奇特的量子效應(yīng)仍然令科學(xué)家迷惑不解，以下是五種最怪異的量子效應(yīng)：  1、量子齊諾效應(yīng)（quantum Zeno effect） 讓我們先從經(jīng)典的“薛定諤的貓”理論開始吧，在這個著名的思維實驗中，一只貓被困在裝有放射性物質(zhì)的盒子里，如果放射性物質(zhì)進行衰變，輻射會觸發(fā)一個釋放毒氣的探測器，這只貓會被殺死。 但我們檢測盒子內(nèi)部狀況，發(fā)現(xiàn)盒子內(nèi)部會同時存在兩種狀態(tài)：一種狀態(tài)是貓沒有腐爛，仍是活著的；另一種狀態(tài)是貓已腐爛，它已死去。此刻我們決定觀察一下盒子里面的情況，證實這只貓是死了，還是又活過了一天。 但是你每秒數(shù)千次窺視這個盒子，監(jiān)測盒子中的放射物質(zhì)，你可能改變這一變化過程。根據(jù)你所觀測的方式，結(jié)果可能是延遲放射性衰變（被稱為量子齊諾效應(yīng)）或者加速放射性衰變（被稱為量子反齊諾效應(yīng)）。據(jù)悉，齊諾效應(yīng)的命名源自古希臘哲學(xué)家齊諾的名字，這位哲學(xué)家曾提出一系列邏輯悖論，其中最著名的包括：關(guān)于龜兔賽跑的“阿基里斯謬論（Achilles）”，證實擅跑英雄阿基里斯追上烏龜是不可能的，因為任何距離都可切割成無數(shù)小的距離，烏龜會制造出無窮個起點，它總能在起點與自己之間制造出一個距離，不管這個距離有多小，但只要烏龜不停地奮力向前爬，阿基里斯就永遠也追不上烏龜！ 齊諾效應(yīng)引起的變化是由于測量引起的干擾，甚至人們只需晃動盒子，而不是朝向盒子里觀看，就完全足夠了。 2、中微子缺少“身份識別” “薛定諤的貓”是量子物理中較奇特的構(gòu)想例子之一，證實疊加理論的存在。這一基礎(chǔ)理論認為，物體能同時以兩種或者更多狀態(tài)存在，即一只存活或者死亡的貓并非你現(xiàn)實情況下所看到的，物理學(xué)家在實驗室經(jīng)常使電子同時順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)。 基于以上觀點，科學(xué)家表明神秘微�！形⒆樱诖┬袛�(shù)百公里的范圍內(nèi)可保持兩種或者更多的狀態(tài)，中微子是一種亞原子粒子，它與物質(zhì)幾乎沒有相互作用（每秒大約有10萬億個中微子穿過你的手）。同時，它們在穿越空間時，會在不同“味（用以區(qū)分不同類型的夸克和不同種類的粒子）”和類型之間快速振蕩，中微子會以一種“味”開始，并以另一種“味”到達目的地。 但是這種轉(zhuǎn)換并不簡單，研究表明，在穿行過程中，中微子并沒有明確的“味”，它們?nèi)匀惶幱谝环N“身份認同危機（identity crisis）”狀態(tài)，同時存在多種“味”。  3、Hong-Ou-Mandel效應(yīng) 量子光學(xué)是涉及光的一個研究領(lǐng)域，它與物質(zhì)之間的相互作用是最小的。Hong-Ou-Mandel效應(yīng)描述了兩種光子在分束器（beam splitter）進行交互的奇特方式，它們可以反彈或者穿過，每種方式都有50%的可能性。 如果兩種相同光子從兩側(cè)進入分束器，會出現(xiàn)四種可能性：上方光子被反射；下方光子被傳輸；上方和下方光子都被傳輸；上方和下方光子都被反射。 這里存在一些奇特現(xiàn)象，由于光子性質(zhì)相同，我們無法區(qū)分第二種和第三種可能性之間的差別，同時，相同性質(zhì)的光子可能彼此抵消。最終，你可能最終僅看到第一種和第四種可能性：兩個光子總是位于分束器相同一側(cè)的末端。  4、“真空雙折射” 有時我們必須在宏觀尺度上觀測宇宙，從而獲得微觀等級的認知。近期，天文學(xué)家正在研制一種非常致密、具有強磁性的中子星，從中發(fā)現(xiàn)“真空雙折射（vacuum birefringence）”量子效應(yīng)的第一證據(jù)。 據(jù)悉，“真空雙折射”假設(shè)理論首次是上世紀30年代提出的，當時量子理論預(yù)測真空并非完全是“空的”，相反，真空還充滿閃爍存在和消失的大量虛擬粒子。 |
