一種新的不確定性原理認為，量子物體可同時處于兩個溫度，這類似于著名的“薛定諤的貓”思維實驗，在這個實驗中，一個帶有放射性元素的盒子里貓可能處于存活和死亡狀態(tài)。

 北京時間9月25日消息，據(jù)國外媒體報道，著名的“薛定諤的貓”的思維實驗暗示，放在盒子中的貓可能同時處于死亡和存活狀態(tài)，該怪異現(xiàn)象是一種重要量子力學結(jié)論。

 目前，英國?？巳卮髮W物理學家們發(fā)現(xiàn)，溫度可能存在處于中間或者不定的狀態(tài)：在量子層面上，物體可同時達到兩種溫度狀態(tài)。這個怪異的量子悖論是幾十年以來首次證實的量子不確定性關(guān)系。

 海森堡的其他原理

1927年，德國物理學家維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）假設(shè)稱，量子粒子的位置測量越精確，你就越不能精確地知道它的動量，反之亦然。這一假設(shè)規(guī)律后來成為當前著名的“海森堡不確定性原理”。

 新的量子不確定性，表明你對溫度了解的越精確，對能量的了解就越少，反之亦然，這對納米科學具有重大影響。納米科學是研究比納米等級更小的微型物體，目前這項最新研究報告發(fā)表在今年6月出版的《自然通訊雜志》上。

 上世紀30年代，海森堡和丹麥物理學家尼爾斯·波爾（Niels Bohr）在非量子等級上建立了能量和溫度之間的不確定關(guān)系，當時他的想法是，如果你想知道研究目標的準確溫度，最好和最精確的科學方法就是渲染在“水庫”中?？梢宰鰝€比方：一桶水，或者一臺充滿冷氣的冰箱，它們具有已知溫度，并允許研究目標緩慢地過渡至以上兩個物體的溫度，這就是所謂的“熱平衡”。

 然而，熱平衡是通過物體和“水庫”不斷交換能量來維持的，因此，物體中的能量能以無窮小的數(shù)量上下波動，使其無法精確定義。另一方面，如果你想知道你的研究目標的精確能量等級，你就必須把它分離出來，這樣它就不能和任何事物發(fā)生接觸，交換能量；然而一旦你將研究目標進行隔離，你無法使用“水庫”精確測量它的溫度，這種限制使得溫度具有不確定性。

 當你進入量子等級時，事情就變得更加奇怪了。

 這是一個新的不確定關(guān)系，即使一種典型溫度計的能量有輕微的上升和下降，這種能量仍然可以在很小范圍內(nèi)被告知。這項最新研究表明，在量子層面上，這完全不是真實的，完全是“薛定諤的貓”理論形成的。該思維實驗指出，一只假設(shè)存在的貓放在盒子中，通過放射性粒子衰變激活，將導致它逐漸中毒。依據(jù)量子力學定律，這些放射性粒子可能同時處于衰變和未衰變狀態(tài)，意味著直到盒子被打開之前，這只貓同時存在死亡和存活的可能性，這種現(xiàn)象也被稱為“疊加效應(yīng)（superposition）”。

 研究人員使用數(shù)學和理論來精確預(yù)測這種疊加效應(yīng)如何影響量子物體的溫度測量。

 開發(fā)這一新原理的是埃克塞特大學物理學家哈里·米勒（Harry Miller），他說：“在量子等級情況下，一個量子溫度計……將同時處于疊加能量等級，我們發(fā)現(xiàn)由于溫度計不再有明確定義的能量，而且實際上同時處于不同狀態(tài)的組合中，這實際上導致了我們能量測量溫度的不確定性。

 在我們的世界里，溫度計可能顯示某一物體溫度保持在31-32華氏度，但在量子世界里，溫度計可能會告訴我們一個物體同時具有以上兩個溫度條件，新的不確定性原理能夠解釋量子古怪特征。

 在量子等級范圍內(nèi)，物體之間的交互作用可以產(chǎn)生疊加效應(yīng)，也可以產(chǎn)生能量。較早的不確定關(guān)系忽略了這些影響，因為它與非量子研究物體無關(guān)。但是當你試圖測量一個量子點的溫度時，這是非常重要的，這個新的不確定關(guān)系構(gòu)建了一個理論框架，來考慮這些相互作用和影響。

 米勒指出，這項最新研究報告可以幫助任何人設(shè)計實驗，測量物體在納米等級之下的溫度變化。我們的研究結(jié)果將揭示如何精確設(shè)計探測器，以及告訴人們?nèi)绾谓忉岊~外的量子不確定性。

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