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你的觀測會讓原子停止運動,神奇的量子芝諾效應

量子芝諾效應是一種量子效應:如果我們持續觀察一個不穩定的粒子,

它將不會衰變。我們可以通過足夠高頻率的觀測來使其“凍結”在它的已知初態。簡單地說就是一個微觀粒子可能會發生衰變,但是我們觀測到它的時候它還沒衰變,我們一直頻繁的觀測它,它就會永遠保持不衰變的狀態。

這確實很神奇,那麼量子的芝諾效應到底存在嗎?長期以來,這僅僅是一個預言和猜想。如今,科學家已經通過實驗證實了這一理論。

該實驗源于康奈爾大學的另一項超低溫研究。他們建立了一個將材料冷卻至比絕對零度高0.000000001度的環境,在真空室裡創造並冷卻約10億個銣原子,並利用雷射光束將這些原子暫停下來。根據海森堡測不准原理,在接近絕對零度的低溫條件下,粒子之間的位置相對寬鬆,當你觀察它們的時候,會發現原子既可能在這個地方,又好像在另外一個地方一樣,也就是所謂量子隧穿。

神奇的是,在觀察到量子隧穿效應的同時,科學家發現,他們可以通過觀測來抑制量子隧道貫穿。這就是所謂的“量子芝諾效應”,量子測量會使一個量子系統被反復“凍結”。這是第一個在真實空間中通過測量原子運動觀察到的量子芝諾效應。

在量子效應消失後,原子開始像經典物理預料的那樣行動。研究人員們通過原子單獨的鐳射成像來觀察它們。鐳射成像能讓原子發出螢光,顯微鏡能夠捕捉這種光束。當鐳射成像結束或者將光調暗,原子就能自由地隧穿。但隨著雷射光束越來越亮、測量越來越頻繁,原子隧穿開始急劇減少。

當你觀察一個運動系統時,你的目光可以讓這個系統停止運動。這聽起來非常荒謬。

接近絕對零度的原子裝載在光晶格中,這些原子可以從一個格子跳到另一個格子。但是如果持續觀察,這種跳動就會停止下來。這跳來跳去的原子,仿佛能明白你在看它,如果你一直盯著它看,它就也停下來,盯著你,不動了。這是多麼神奇。這個實驗讓人們想到,在量子世界,這句話也許是對的:“被盯著的鍋永遠燒不開”。

但這也帶來了一個更令人深思的結果,對應於宏觀物體,

一個人可能會死,但是我們觀測到他還活著,無數人頻繁的觀測他,他就會一直活下去,有人稱之為量子續命效應。如今歐美一些實驗室已經開始了這方面的研究。