
著名的思想实验称为Schrödinger的猫意味着盒子里的猫可以同时死亡,也可以活着 - 这是量子力学的结果。
现在,英格兰埃克塞特大学的物理学家发现,温度可能存在类似的困境状态:物体可以同时在量子水平上同时是两个温度。这种怪异的量子悖论是数十年来首个要制定的全新量子不确定性关系。
海森伯格的另一个原则
1927年,德国物理学家Werner Heisenberg推测,您越确切地测量量子粒子的位置,您就越确切地知道它的动量,反之亦然 - 这一规则将成为现已成为著名的规则海森伯格不确定性原则。 [扭曲的物理:7个令人振奋的发现这是给出的
新的量子不确定性指出,您知道温度越严格,您对能量的说法越少,反之亦然,对纳米科学有很大的影响,纳米科学研究了小于纳米分子的小物体。研究人员在新研究中说,这一原理将改变科学家如何测量极小事物的温度,例如量子点,小半导体或单个细胞。于6月出版在《自然通讯》杂志中。
在1930年代,海森伯格和丹麦物理学家尼尔斯·博尔(Niels Bohr)建立了一个不确定性关系在非量化尺度上的能量和温度之间。这个想法是,如果您想知道物体的确切温度,那么最好,最精确的科学方法是将其浸入“储层”中 - 例如,水桶或充满冷空气的冰箱,并允许物体缓慢变为该温度。这称为热平衡。
但是,那是热平衡由物体维护,储层不断交换能量。因此,您的物体中的能量会因无限量而上下上下,因此无法精确定义。另一方面,如果您想知道物体中的精确能量,则必须隔离它,以便它无法与任何东西接触并交换能量。但是,如果隔离它,您将无法使用储层精确测量其温度。这个限制使温度不确定。
当您进入量子标尺时,事情变得奇怪。
新的不确定性关系
即使典型温度计的能量略微向上和向下,仍然可以知道该能量在较小的范围内。这项新研究表明,在量子层面上,这根本不是事实,这都是由于Schrödinger的猫。该思想实验提出了一个盒子里的理论猫,该猫的毒物可以被放射性粒子的衰减激活。根据量子力学,粒子可能同时腐烂而不是衰减,这意味着直到盒子打开之前,猫既死了又活着,这是一种称为叠加的现象。
研究人员使用数学和理论来准确预测叠加影响量子物体温度的测量。 [古怪物理:自然界中最酷的小颗粒这是给出的
埃克塞特大学的物理学家之一哈里·米勒(Harry Miller)对现场科学说:“在量子情况下,量子温度计将同时处于能量状态的叠加。” “我们发现的是,因为温度计不再具有明确的能量,并且实际上是同时结合了不同状态,所以这实际上会导致我们可以测量的温度的不确定性。”
在我们的世界中,温度计可以告诉我们一个物体在华氏31至32度之间(减去0.5和零摄氏度)。在量子世界中,温度计可能告诉我们一个物体是两个都那些温度同时。新的不确定性原则解释了量子怪异。
量子尺度上对象之间的相互作用可以产生叠加,也可以产生能量。旧的不确定性关系忽略了这些效果,因为这对非量词对象无关。但是,当您试图测量量子点的温度时,这很重要,而这种新的不确定性关系构成了将这些相互作用考虑在内的理论框架。
米勒说,新论文可以帮助设计实验以测量纳米尺度以下对象的温度变化的任何人。 “我们的结果是要确切地告诉他们如何准确设计探针,并告诉他们如何考虑您获得的额外量子不确定性。”
最初出版现场科学。