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去而复返:科学家将光子发射到太空以检验量子理论
...比科学家在地球上所能达到的距离更远的地方证明了光的粒子-波双重性质。在现实的量子理论中,电子和光子等粒子的行为也像波一样,这取决于科学家如何测量它们。物理学家称这种现象为 \"波粒二象性\",它导致了许多反直...……更多
弯曲的现实:南极冰川中的爱因斯坦与量子力学
...力学定律,其特点是随机波动,造成电子、质子和中子等粒子的位置和能量的不确定性。南极洲星空下的冰立方实验室。图片来源:马丁-沃尔夫,冰立方/NSF要解释物质和光在亚原子尺度上的行为,就必须理解量子力学的随机性...……更多
希尔伯特空间,无限维的基石,每个向量都是自然法则的一个注脚
...我们理解无法可视化的方向和大小。这可能告诉我们例如粒子的某些隐藏属性,如它们的自旋或偏振。例如,在量子力学中,电子的自旋不仅仅是简单的上或下;它实际上是一个量子态,可以存在于一个超位置中,用希尔伯特空...……更多
原子内部99%都是虚空,那里真的“什么都没有”吗?
...分析原子的结构组成。原子一度被认为是不可分割的基本粒子,直径只有大约一百万分之一毫米,原子的尺寸远小于可见光的波长,因此我们并不能用光学显微镜看到原子,哪怕再先进的光学显微镜都不行,这与光学显微镜的精...……更多
量子引力计算中的基础知识
...理论、实验验证和未来展望。量子力学描述了微观世界中粒子的行为。不同于经典物理学的确定性,量子力学充满了不确定性和概率。一个经典的例子是海森堡不确定性原理,它告诉我们不能同时精确地知道一个粒子的位置和动...……更多
玻姆力学:探索量子世界的新视角
...,是由物理学家大卫·玻姆在20世纪中期提出的。它主张粒子在空间中具有确定的轨迹,而这些轨迹受到一种名为“量子势”的引导。这种量子势不同于经典力学中的势,它包含了量子系统中所有粒子的信息,并决定了每个粒子...……更多
新研究发现:如果要用数学来描述现实世界,可能需要使用虚数
...的,旨在证明量子纠缠--爱因斯坦反对的两个相距甚远的粒子之间的奇怪联系,即 “远距离幽灵作用”–是量子理论所要求的。贝尔测试的基本思想是,如果两个粒子是纠缠的,那么它们的状态就会相互依赖,即使它们相距很远...……更多
用磁悬浮和激光冷却,他们测出了最微弱的引力
...导陷阱的作用是产生一个稳定的磁场,用来悬浮一个磁性粒子。这个粒子的质量为0.4毫克,直径为0.5毫米,由氧化铁和树脂制成。这个粒子被放在超导陷阱的中心位置,然后用一个低温制冷机,把超导陷阱的温度降到4.2开尔文,...……更多
量子技术将如何重构我们的生活
...个不确定的、概率性的世界。比如说,这个空间里有一个粒子,经典世界里“在这个时间这个粒子在空间哪一个位置”,它是完全确定的,但量子世界是不确定的,这个量子可能是光子、电子,也可能是夸克,要问这个粒子在空...……更多
纳米粒子“纠缠”突破量子极限
...监测和离线导航的传感器技术方面。光镊捕获的两个纳米粒子通过在镜子之间来回反射的光子耦合在一起。图片来源:英国曼彻斯特大学在过去一个世纪里,物理学家已在越来越大的物体中观察到量子现象,从电子等亚原子粒子...……更多
宇宙的结构——量子化
...想法。也就是说,通常所说的无特征的虚空现在由微小的粒子或量子组成。颗粒感的暗示来自于将广义相对论与量子力学结合起来的尝试。结果应该是一个统一的理论,有时称为量子引力,它解释了宇宙中的所有粒子和力。这些...……更多
...28日的《自然》杂志)。那么,这个引力子究竟是个什么粒子?分数量子霍尔效应又是什么意思?物理学家总是希望宇宙万物的运行规律可以是“极简模式”,简单到或许只需要用一个方程就可以描述。但问题是,描述浩渺无垠...……更多
无法解释的物理问题—量子引力
...探险者们在微观世界里大显身手。这一理论揭示了物质的粒子性与波动性的双重特性,以及著名的不确定性原理。量子力学不仅解释了原子和亚原子粒子的行为,还为我们打开了理解化学反应、固体物理学乃至生物体内部过程的...……更多
寻找量子幽灵
微观粒子分为玻色子和费米子两大类,马约拉纳费米子(Majorana Fermion, MF)是一类特殊的费米子,其反粒子就是自身。这一概念最早在1937年由意大利科学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)提出,但不久后,这位31岁的物理学家...……更多
“这最终是关于预测一切”——理论可能是寻找量子材料的地图
...界的基本物质行为的重要一步。它可以用来计算大量量子粒子的系统,这是以前认为不可能完成的壮举。哥本哈根大学的新研究可能被证明对量子计算机的设计非常重要,甚至可能成为在室温下工作的超导体的地图。该论文发表...……更多
量子柴郡猫研究发现粒子毕竟无法从其特性中分离出来
...笑容。同样,在2013年的一篇论文中,研究人员声称量子粒子能够从它们的特性中分离出来,这些特性沿着粒子不能的路径传播。他们将其命名为量子柴郡猫效应。此后,研究人员声称进一步扩展了这一点,在粒子之间交换无形...……更多
量子纠缠的神秘背后,外星人来地球的目的是什么?一切即将揭晓!
...中一个极为神秘和令人困惑的现象。它是指当两个或多个粒子之间建立了一种特殊的联系,使它们的状态无论在空间上有多远,都能够相互关联并共享信息。量子纠缠破解了经典物理中的局域实在论,展示了量子世界的奇特性质...……更多
能够撼动整个人类科技的一次科学会议,爱因斯坦参会,玻尔也参会
...原理是玻尔另一个重要的理论贡献。他强调,在描述微观粒子时,我们不能同时考虑经典物理中的确定性和量子力学中的不确定性。互补性原理为量子力学的解释提供了新的视角,也成为了后来许多物理学家的研究基础。玻尔的...……更多
弗洛伊德干涉和杨氏双缝实验,哪一个更能证明波粒二象性?
...性。这是一个挑战传统认知的观念,提出在某些条件下,粒子(如电子或光子)既表现出波动性,又表现出粒子性。换句话说,它们既可以像海浪那样传播,也可以像乒乓球那样碰撞。这种现象的提出最初是在20世纪初,当科学...……更多
破解量子密码:模拟追踪纠缠夸克
高能粒子碰撞产生的夸克-反夸克对的时间演化.这对粒子在空间中分离,产生额外的夸克-反夸克对,但这些二次粒子仍然保持量子纠缠。图片来源:Adrien Florio 等人。al. 物理评论快报今天,“量子”这个词无处不在——在公司...……更多
诡异的量子纠缠和量子叠加效应
...世界,那里的一切都是模糊的,只能用概率去描述,微观粒子表现得像波那样让人捉摸不定,我们不能同时获取粒子的位置和速度信息,只能描述粒子在某个位置出现的概率。这种不确定性就是量子力学的核心,具体可以表现在...……更多
镜中世界与我们的世界有什么不同?
...强度是赝矢量,在宇称变换下方向不变。图:量子力学中粒子的自旋也是一种角动量,在宇称变换后方向不变(下)[3]。但是粒子在进行宇称变换之后还需再被旋转180度,我们才会得到它的镜像(上)。这才会形成我们在镜子中...……更多
上帝粒子再起波澜,物理学家眼中的微观世界,或将迎来突破
...最深处的秘密。量子力学认为,宇宙中的一切都是由微观粒子构成的,其中光子和电子等亚原子粒子,由于具备波粒二象性或者说量子叠加态,才被称为量子,所以量子并不是某种粒子,而是一批粒子的统称,其中最著名的就是...……更多
量子计算机中的虫洞
...因为存在一种叫做量子纠缠的东西。在这种现象中,一对粒子可以以它们的量子态相互关联的方式产生,因此测量一个粒子的自旋的行为会立即确定其纠缠对的自旋,无论它们相距多远。而EPR论文认为这是不可能的,因为它需要...……更多
...,也是量子力学“反常识”和“反直觉”的源头之一。单粒子的双缝干涉思想实验能够非常直接地从现象上诠释波粒二象性。近半个世纪以来,实验学家们相继以光子、电子、原子、分子和生物大分子作为干涉实体,实现了单粒...……更多
争论了2000多年,光的本质到底是什么?现在终于有了真正的答案!
...很长时间。如果要解释这个问题,就必须假设光就是一种粒子。因为如果光只是波的话,既然已经增加波的强度,那没有理由不产生电火花?而如果光是一种粒子的话,就可以认为单个粒子的能量只和频率有关系,频率越大,这...……更多
夸克会是万物之基吗?
...甚至在构成原子核的质子和电子内部,都存在着一种微小粒子——夸克。白色漩涡图案和蓝色背景相交织的艺术家插图。(图片来源: 盖帝图像的最佳设计图)夸克是宇宙中一切可见物质最基本的组成部分。如果放大我们体内的一...……更多
宇宙质量的源头,神秘的上帝粒子,或将实现爱因斯坦的梦想
...体的质量来自何方?答案是希格斯玻色子,也被称为上帝粒子,它是现代物理学中最重要的成就之一,这个难以捉摸的粒子,是理解物质本质和宇宙的关键。1964年,物理学家彼得·希格斯提出了一个遍布整个宇宙的能量场的存在...……更多
接近绝对零度时的物理现象
温度是我们测量物质中粒子动能的方法。粒子振动越快,温度就越高;当粒子振动减慢时,温度就会下降。从逻辑上讲,一旦原子完全停止振动,那就是最冷的时刻,它的温度为绝对零度。但这是在经典力学的框架内进行的推...……更多
美丽迷人的四夸克新家族:研究照亮了量子色动力学的新视野
...cal Review Letters)杂志上发表了一项新发现,探索了亚原子粒子的复杂领域。他们的研究照亮了量子色动力学(QCD)的新视野,揭示了奇异的亚原子粒子,并突破了我们对强力的理解。 这种探索的核心是神秘的基本强力,它产生...……更多
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