古典和量子物理學是由它們如此不同的原因來定義的，但幾十年來，一個更大的問題一直困擾著物理學家：是什麼將這兩種相反的觀點聯繫在一起？ 為什麼經典物理學的基本定律在量子層面上失敗，他們能和解嗎？
現在，借助一種新開發的材料，科學家可能正在接近答案，因為他們已經設計出一種方法來觀察量子力學在肉眼可見的範圍內發生的情況。
“我們發現了一種橫跨這兩種制度的特殊材料，”團隊負責人 N. Peter Armitage 說道，來自約翰霍普金斯大學。
“通常我們認為量子力學是一種小事物的理論，但在這個系統中，量子力學出現在宏觀長度尺度上。我的實驗室開發的獨特儀器使這些實驗成為可能。”
所討論的材料是一種拓樸絕緣體。 這種類型的材料最早是在1980年代，從那時起，科學家就一直在生產它的不同變體2007年。
拓樸絕緣體很特殊，因為它們的外層是導電的，但內部是絕緣體。 這意味著電子只能沿著材料的外部流動，導致它們表現出一些非常奇怪的行為。
在他們的實驗中，阿米蒂奇和他的團隊創造了由碎片製成的拓撲絕緣體鉍和硒，大小約為各種厚度的指甲屑。
他們首次揭示，這兩種元素為物理學家提供了一種在比平常大得多的範圍內觀察量子現象的方法。
為了解決這個問題，他們發送了一束光太赫茲輻射（有時稱為太赫茲或 T 射線？一種不可見的光譜）穿過這些絕緣體，測量光束傳播的過程。
團隊發現光束發生了變化當它通過輕微旋轉穿過材料時？ 這種效應通常只能在原子尺度上觀察到。
更好的是，他們看到的變化量可以使用在量子層級上控制的相同複雜數學來準確預測。 這是研究人員第一次目睹量子力學在宏觀尺度上發生在拓樸絕緣體中。
這聽起來可能沒什麼大不了的，但絕緣體有給了球隊一個難得的機會在更大的物體中重現量子效應，它顯示了量子世界和經典力學世界之間的有希望的聯繫。
這種聯繫是科學家幾十年來一直在尋找的東西，作為尋找難以捉摸的「東西」的一部分。萬物理論'。
簡單來說，科學家知道量子世界的規則- 它解釋了原子如何在極小的範圍內運作 - 必須以某種方式與日常經典世界聯繫起來 - 更大系統的規則，例如球如何滾動或火箭如何發射。
但問題是，這個連結是難以捉摸的。 許多經典物理規則分解在量子層面上。 例如，對我們的世界至關重要的重力似乎並不重要。完全影響量子系統，經典物理規則無法解釋'遠處的怪異動作' 的量子。
這個實驗表明，如果我們能夠繼續進一步操縱拓樸絕緣體，那麼拓樸絕緣體可能是我們最終一勞永逸地看到這種連結的方式。
儘管新實驗絕對是朝著正確方向邁出的一步，也是“拼圖的一部分”，根據阿米蒂奇在完全理解兩個不同物理世界之間的連結之前，研究人員還有很多工作要做。
希望有一天我們能夠獲得一幅完整的實體圖景，而像該團隊的拓樸絕緣體這樣的新材料可能是我們實現這一目標的途徑。
該團隊的工作已發表於科學。
