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大家好，欢迎收看量子科普第98期，我是常常，今天和大家聊一聊关于英国剑桥大学的一项关于量子领域的实验，微观粒子的神秘面纱或许将被掀开。 了解量子力学的朋友应该知道微观量子领域的粒子运动规律与宏观世界完全不同，微观量子领域的粒子存在不确定性与叠加态，通俗的说就是微观粒子其实是无处不在的，我们无法根据规律计算出粒子的运动状态与最终位置，我们只能通过波函数来推导粒子运动的概率，只有当我们进行观察的时候，人类的观测行为导致微观粒子的波函数崩塌，粒子才从无处不在变成了单一存在，这可以参考量子力学中著名的思想实验—薛定谔的猫，如果我们不打开盒子进行观察，我们就永远无法确定猫的死活，所以人类“观测”这一行为在微观量子世界占据了极其重要的位置，这一特性也为微观粒子蒙上了一层神秘的色彩，但近期英国剑桥大学的一项实验或许闯入了量子领域的禁区。 学术杂志《物理评论A》近期刊登了一则英国剑桥大学卡文迪许实验室所做的关于量子领域的实验，研究人员表示：在不进行观测的情况下，追踪、记录微观世界的粒子运动，其实并非绝无可能。 卡文迪许实验室的研究人员发现：虽然我们无法直接记录微观粒子的运动行为，但我们可以通过粒子运动与所处环境的相互作用，间接的记录、追踪未被观察的微观粒子。 当微观粒子进行运动时，会与粒子运动所处的环境发生相互作用，通俗的讲：粒子的运动会在所处的环境中留下“标记”，研究人员在不对于微观粒子进行观察的前提下，对于粒子运动所处的环境进行“信息编码”，这样一来，粒子在进行运动时就会在已经被信息编码后的环境中留下“标记”。 在粒子运动结束、或者实验结束后，研究人员在对于粒子运动时留下的标记一个一个的进行“信息解码”，这样一来，研究人员就可以在不对于粒子进行观测的前提下，追踪到粒子运动的运动状态与运动轨迹，以便更加深入的了解量子世界、了解量子神秘的不确定性。 论文作者D. R. M. Arvidsson-Shukur表示：根据量子力学关于微观粒子的定论，波函数与粒子的实际状态密切相关，而我们的这次实验则直接闯入了量子力学的禁区，因为我们可以在粒子波函数未塌缩时，即粒子未被观测的情况下，通过解码来确定粒子的运动路径，这项实验如果在50年前简直就是痴人说梦。 卡文迪许实验室的这项实验无疑对于量子力学、乃至整个物理学都是具有革命性的，就好像几百年前哥白尼推翻地心说，建立日心说时那样轰动，如果卡文迪许实验室的这项技术成熟，那么微观粒子的神秘面纱将被彻底掀开，或者到那个时候，人类才能真实的了解微观粒子世界，新的量子力学才刚刚开始。 |
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