古典和量子物理学是由它们如此不同的原因来定义的，但几十年来，一个更大的问题一直困扰着物理学家：是什么将这两种相反的观点联系在一起？为什么经典物理的基本定律在量子水平上失败，他们能和解吗？
现在，借助一种新开发的材料，科学家们可能正在接近答案，因为他们已经设计出一种方法来观察量子力学在肉眼可见的范围内发生的情况。
“我们发现了一种横跨这两种制度的特殊材料，”团队负责人 N. Peter Armitage 说道，来自约翰·霍普金斯大学。
“通常我们认为量子力学是一种小事物的理论，但在这个系统中，量子力学出现在宏观长度尺度上。我的实验室开发的独特仪器使这些实验成为可能。”
所讨论的材料是一种拓扑绝缘体。这种类型的材料最早是在20世纪80年代，从那时起，科学家们就一直在生产它的不同变体2007年。
拓扑绝缘体很特殊，因为它们的外层是导电的，但内部是绝缘体。这意味着电子只能沿着材料的外部流动，导致它们表现出一些非常奇怪的行为。
在他们的实验中，阿米蒂奇和他的团队创造了由碎片制成的拓扑绝缘体铋和硒，其大小约为各种厚度的指甲屑。
他们首次揭示，这两种元素为物理学家提供了一种在比平常大得多的范围内观察量子现象的方法。
为了解决这个问题，他们发送了一束光太赫兹辐射（有时称为太赫兹或 T 射线——一种不可见的光谱）穿过这些绝缘体，测量光束传播的过程。
团队发现光束发生了变化当它通过轻微旋转穿过材料时，这种效应通常只能在原子尺度上观察到。
更好的是，他们看到的变化量可以使用在量子水平上控制的相同复杂数学来准确预测。这是研究人员第一次目睹量子力学在宏观尺度上发生在拓扑绝缘体中。
这听起来可能没什么大不了的，但绝缘体有给了球队一个难得的机会在更大的物体中重现量子效应，它显示了量子世界和经典力学世界之间的有希望的联系。
这种联系是科学家几十年来一直在寻找的东西，作为寻找难以捉摸的“东西”的一部分。万物理论'。
简单来说，科学家知道量子世界的规则- 它解释了原子如何在极小的范围内运作 - 必须以某种方式与日常经典世界联系起来 - 更大系统的规则，例如球如何滚动或火箭如何发射。
但问题是，这个联系是难以捉摸的。许多经典物理规则分解在量子水平上。例如，对我们的世界至关重要的重力似乎并不重要。完全影响量子系统，经典物理规则无法解释'远处的怪异动作' 的量子。
这个实验表明，如果我们能够继续进一步操纵拓扑绝缘体，那么拓扑绝缘体可能是我们最终一劳永逸地看到这种联系的方式。
尽管新实验绝对是朝着正确方向迈出的一步，也是“拼图的一部分”，根据阿米蒂奇在完全理解两个不同物理世界之间的联系之前，研究人员还有很多工作要做。
希望有一天我们能够获得一幅完整的物理图景，而像该团队的拓扑绝缘体这样的新材料可能是我们实现这一目标的途径。
该团队的工作已发表于科学。
