量子Zeno效應(yīng)
量子齊諾效應(yīng)是量子物理學(xué)中的一種現(xiàn)象,觀察粒子可以防止粒子衰減,就像在沒有觀察的情況下一樣。
古典Zeno悖論
這個名字來源于古代哲學(xué)家埃拉的齊諾提出的經(jīng)典邏輯(和科學(xué))悖論。在這個悖論的一個更直接的表述中,為了達(dá)到任何遙遠(yuǎn)的點(diǎn),你必須跨越一半的距離到那個點(diǎn)。但是要達(dá)到這個目標(biāo),你必須越過一半的距離。但首先,那個距離的一半。等等。。。所以事實(shí)證明你實(shí)際上有無數(shù)的半距離要穿過,因此,你可以'實(shí)際上永遠(yuǎn)不會做到!
量子齊諾效應(yīng)的起源
量子齊諾效應(yīng)最初是在1977年由Baidyanaith Misra和George Sudarshan撰寫的論文"Zeno'量子理論中的悖論"(數(shù)學(xué)物理雜志,PDF)中提出的。
在本文中,所描述的情況是放射性粒子(或者,如原始文章中所述,an"不穩(wěn)定量子系統(tǒng)")。根據(jù)量子理論,這個粒子(or"系統(tǒng)")在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷衰減到與其開始時(shí)不同的狀態(tài)的給定概率。
然而,Misra和Sudarshan提出了一種情況,在這種情況下,重復(fù)觀察粒子實(shí)際上可以防止過渡到衰變狀態(tài)。這肯定會讓人想起常見的習(xí)性"一個被觀看的鍋從不煮,鄭州科普"除了僅僅觀察耐心的難度之外,這是一個實(shí)際的物理結(jié)果,可以(并且已經(jīng))通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
量子齊諾效應(yīng)如何工作
量子物理學(xué)中的物理解釋是復(fù)雜的,但相當(dāng)清楚。讓我們從思考開始g正常情況下的情況,在工作中沒有量子齊諾效應(yīng)。所描述的"不穩(wěn)定量子系統(tǒng)"具有兩種狀態(tài),令'稱它們?yōu)闋顟B(tài)A(未衰減狀態(tài))和狀態(tài)B(衰減狀態(tài))。
如果沒有觀察到系統(tǒng),那么隨著時(shí)間的推移,它將從非衰減狀態(tài)演變?yōu)闋顟B(tài)a和狀態(tài)B的疊加,處于任一狀態(tài)的概率基于時(shí)間。當(dāng)進(jìn)行新的觀察時(shí),描述這種狀態(tài)疊加的波函數(shù)將塌陷到狀態(tài)a或B中。塌陷到哪個狀態(tài)的概率基于已經(jīng)過去的時(shí)間量。
它是量子齊諾效應(yīng)的關(guān)鍵的**一部分。如果您在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一系列觀察,系統(tǒng)在每次測量期間處于狀態(tài)a的概率顯著高于系統(tǒng)處于狀態(tài)B的概率。換句話說,系統(tǒng)不斷崩潰回到未衰減狀態(tài),永遠(yuǎn)沒有時(shí)間演變成腐爛狀態(tài)。
這聽起來與直覺相反,這已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)(具有以下效果)。
反Zeno效應(yīng)
有證據(jù)表明存在相反的效果,Jim Al Khalili's悖論as"凝視水壺并使其更快沸騰的量子當(dāng)量。雖然仍有點(diǎn)推測,但這種研究已成為二十一世紀(jì)一些最深刻,最重要的科學(xué)領(lǐng)域的核心,例如致力于構(gòu)建所謂的量子計(jì)算機(jī)。"這種效應(yīng)已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。