一顆成熟的蘋果從樹上掉下來(lái)，啟發(fā)了艾薩克·牛頓爵士提出了一種描述受力物體運(yùn)動(dòng)的理論。牛頓的運(yùn)動(dòng)方程告訴我們，一個(gè)移動(dòng)的物體在直線上運(yùn)動(dòng)，除非有任何干擾的力改變了它的路徑。牛頓定律的影響在我們的日常生活中無(wú)處不在，從使跳傘者落到地球表面的引力場(chǎng)，到在加速的飛機(jī)中所感受到的慣性效應(yīng)，再到地球圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)。 >dzsQ^Nj  
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　　然而，在量子世界中，我們對(duì)于移動(dòng)物體的直覺受到了強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)，有時(shí)甚至是完全失效的。想象一下如果一顆在水中下落的彈珠在水里上下振動(dòng)，而不是直接向下運(yùn)動(dòng)？聽起來(lái)是不是很奇怪。然而，這正是因斯布魯克大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家在來(lái)自慕尼黑、巴黎和劍橋的理論物理學(xué)家的合作下在一種量子粒子上所發(fā)現(xiàn)的。這種令人驚訝的行為的核心是物理學(xué)家所謂的“量子干涉”——即量子力學(xué)允許粒子表現(xiàn)得像波一樣，可以相互疊加或相互抵消。 F^k.is  
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　　接近絕對(duì)零度 w$Ot{i|$(  
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　　為了觀察量子粒子的來(lái)回振蕩，研究小組必須將銫原子氣體冷卻到接近絕對(duì)零度的溫度，并將其限制在由高功率激光束實(shí)現(xiàn)的非常細(xì)的管子上。通過(guò)一種特殊的技巧，使得原子發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。在這樣極端的條件下，原子形成了一個(gè)量子流體，其運(yùn)動(dòng)被限制在了管的方向上。然后，物理學(xué)家將一個(gè)具有不同自旋態(tài)的雜質(zhì)原子進(jìn)行加速，使其通過(guò)該原子氣體。當(dāng)這個(gè)量子粒子移動(dòng)的時(shí)候，觀察到了該雜質(zhì)原子在氣體粒子上發(fā)生了散射并反射了回來(lái)。這導(dǎo)致了一個(gè)與彈珠在水中墜落時(shí)的單向運(yùn)動(dòng)不同的振蕩運(yùn)動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)表明，牛頓定律不能用于量子領(lǐng)域。 8ho[I]  
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　　量子流體有時(shí)像晶體 @4$\ 5%j  
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　　自量子力學(xué)理論發(fā)展以來(lái)，我們就知道量子波可能會(huì)被反射到一定的方向上。例如，電子在固體晶體如金屬片的規(guī)則結(jié)構(gòu)上發(fā)生反射。這種效應(yīng)被稱為“布拉格散射”。然而，在因斯布魯克大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中的驚喜是，并沒有這樣的晶體存在來(lái)使雜質(zhì)原子發(fā)生反射。相反，正是原子氣體本身提供了一種隱藏的排列秩序，這是一種被物理學(xué)家稱之為“相關(guān)性”的屬性。因斯布魯克大學(xué)的這項(xiàng)工作已經(jīng)證明了這些相關(guān)性與物質(zhì)的波動(dòng)性質(zhì)結(jié)合在一起是如何決定粒子在量子世界中的運(yùn)動(dòng)，并導(dǎo)致與我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)相抵觸的新奇而令人興奮的現(xiàn)象。