科學家間接測量到銫原子量子疊加態大物體尚待研究

　　點球能在同一時間既進球得分又錯失球門嗎？對于非常小的物體，這是可能的。據物理學家組織網1月21日（北京時間）報道，德國伯恩大學的物理學家設計了一個實驗，首次實驗結果就證明了銫原子確實在同一時間采取了兩條路徑。

　　大約100年前，物理學家沃納·海森堡創建了一個新的物理學領域——量子力學，根據量子理論，量子世界的物體不再沿著明確的路徑移動，取而代之的是，它們可以采用不同的路徑同時到達終點，科學家稱之為量子疊加態。原子確實看起來遵循量子力學規律運動。

　　多年過去了，很多實驗已經證實了量子力學的預測。但是，在宏觀日常生活經驗中，足球沿著精確的路線飛行，卻從來不會發生同時得分和失分的情形。

　　為什么大的物體不會發生微觀物體能產生的疊加態呢？

　　“有兩種不同的解釋。”伯恩大學應用物理研究所安德里亞·阿爾貝蒂博士說，“量子力學允許大的宏觀物體產生疊加態，但是這種疊加態非常脆弱，即使只用眼睛追隨足球就足以破壞疊加態，然后讓它按照確定軌跡前進。”但也可能那些足球遵循了完全不同的規則。他說：“宏觀現實理論的解釋認為，足球總是沿著特定軌跡前進，獨立于我們的觀察，而且這與原子運動規律完全相反。”

　　上述兩種解釋哪種是正確的？大的物體跟小物體運動方式不同嗎？

　　伯恩大學團隊與英國赫爾大學克里夫·埃默里博士合作設計出的一個實驗方案或許能解決這個問題。阿爾貝蒂說：“最大的挑戰在于制定一個能顛覆宏觀現實理論的測量原子位置的方法。”

　　物理學家們在《物理評論X》上描述了他們的研究成果，他們用兩個光學小鑷子能夠抓住一個單獨的銫原子，并將它向兩個方向拉。在宏觀現實理論中，這個原子最終會到達其中一個方向。量子力學觀點則認為，這個原子能在兩個位置上保持穩定性疊加態。

　　觀察結果排除了銫原子遵照宏觀現實理論的可能性。相反，伯恩團隊的實驗結果與疊加態理論解釋很契合，研究人員說：“我們現在用最溫柔的間接測量方法來確定了原子的最終位置。”但是當非直接的測量發生時，疊加態又被破壞了。現在能做的，就是接受原子確實同時采取了不同路徑的事實。

　　阿爾貝蒂提示說：“現在還不能證明量子力學也適用于大物體。下一步會將銫原子的兩個位置分開數毫米，如果在接下來的實驗中還找到疊加態，那么宏觀現實理論將再次遭受打擊。”