根据量子力学，真空根本不是空的。它实际上充满了量子能量和粒子，这些粒子在转瞬即逝的瞬间出现和消失——这种奇怪的信号被称为量子涨落。
几十年来，只有间接证据这些波动的影响，但是早在2015年研究人员声称直接检测到了理论波动。现在，同一个团队表示他们更进一步，操纵了真空本身，并检测了虚空中这些奇怪信号的变化。
我们正在进入高级物理领域，但这个实验中真正重要的是，如果这些结果得到证实，研究人员可能刚刚解锁了一种在不干扰量子领域的情况下观察、探测和测试量子领域的方法。它。
这很重要，因为量子力学以及我们对它的理解的最大问题之一是，每次我们测量和观察量子系统时，我们摧毁它，当我们想要弄清楚量子世界中到底发生了什么时，这不是一个好兆头。
这就是量子真空发挥作用的地方。
首先，让我们以经典的方式来思考真空——完全没有物质、能量最低的空间。那里没有粒子，也没有任何东西会干扰纯物理。
但作为量子力学最基本原理之一的副产品，海森堡测不准原理，指出我们对量子粒子的了解是有限的，因此，真空并不是空的，它实际上充满了自己奇怪的能量，并且充满了随机出现和消失的粒子-反粒子对。
它们更像是“虚拟”粒子，而不是物理物质，所以通常你无法检测到它们。尽管它们像量子世界中的大多数事物一样是看不见的，但它们却微妙地影响着现实世界。
这些量子涨落产生随机波动的电场，可以影响电子，这就是科学家首次间接证明的方式他们的存在早在 20 世纪 40 年代。
几十年来，这就是我们必须继续下去的一切。
然后，在 2015 年，德国康斯坦茨大学的 Alfred Leitenstorfer 领导的团队声称，他们通过观察这些波动对光波的影响，直接检测到了这些波动。结果是发表于科学。
为此，他们向真空发射了超短激光脉冲（仅持续几飞秒，即十亿分之一秒的百万分之一），并且能够看到光偏振的微妙变化。他们说这些变化是由量子涨落直接引起的。
这是一个主张仍在争论中，但研究人员现在通过“挤压”真空将他们的实验提升到了一个新的水平，并表示他们已经能够观察到量子涨落的奇怪变化。
这不仅仅是这些量子涨落存在的进一步证据——它还表明他们已经想出了一种方法来观察量子世界中的实验，而不会弄乱结果，而这通常会破坏量子态。
“我们可以在不改变第一近似值的情况下分析量子态，”莱滕斯托弗说。
通常，当您寻找量子涨落对单个光粒子的影响时，您必须检测该光粒子或放大它，才能看到效果。这将消除该光子上留下的“量子特征”，这与该团队在 2015 年实验中所做的类似。
这次，研究小组没有通过吸收和放大光子来观察量子涨落的变化，而是在时域上研究光。
这听起来很奇怪，但在真空中，空间和时间行为方式相同，因此可以通过检查其中一个来更多地了解另一个。
通过这样做，研究小组发现，当他们“挤压”真空时，它的工作原理有点像挤压气球，并重新分布了其中奇怪的量子涨落。
在某些时候，波动变得比未压缩真空的背景“噪音”要大得多，而在某些地方，波动则更安静。
Leitenstorfer 将其与交通拥堵进行了比较——当汽车在该点后面形成瓶颈时，在该点之前，汽车的密度将再次下降。
在某种程度上，同样的事情也发生在真空中——当真空被挤压在一个地方时，量子涨落的分布会发生变化，结果它们会加速或减慢。
这种效应可以在时域上进行测量，您可以在下面的时空图表中看到这一点。中间的凸起是真空中的“挤压”：
正如您所看到的，由于挤压，波动中出现了一些波动。
但其他奇怪的事情也发生了，某些地方的波动似乎降至背景噪声水平以下，即低于真空的基态，科学家称之为“惊人的现象”。
“由于新的测量技术既不需要吸收要测量的光子，也不需要放大它们，所以可以直接检测真空的电磁背景噪声，从而也可以检测研究人员创建的与基态的受控偏差，”解释新闻稿。
该团队现在正在测试他们的技术有多准确，以及他们可以从中学到多少东西。
尽管到目前为止的结果令人印象深刻，但该团队仍有可能只实现了所谓的弱测量——一种不会干扰量子态的测量，但实际上并没有告诉研究人员太多关于量子态的信息。量子系统。
如果他们可以使用这种技术了解更多信息，他们希望继续使用它来探测“光的量子态”，这是我们才刚刚开始理解的量子水平上的光的不可见行为。
需要进一步验证以复制团队的发现并证明他们的实验确实有效。但这是非常酷的第一步。
该研究发表于自然。
