量子力学仍无法描述宏观系统

2018年09月20日09:06  来源:科技日报
 

根据英国《自然·通讯》杂志18日报道的一项量子物理学最新研究,欧洲科学家指出,当多个能动者利用量子力学来预测彼此的观察结果时,他们得到的结果总是不一致。这一结果表明,当前人类对于量子理论的所有解读,仍无法外推至复杂宏观(大到肉眼可见)的系统,难以对其进行统一的描述。

量子力学是主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起,构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在诸多学科和近代技术中可得到广泛应用。

量子力学被认为可以成功地描述微观世界,其中的粒子可以同时处于不同状态的“叠加态”。然而,若要达到普适性,该理论原则上应该能够模拟包括本身使用量子理论的能动者在内的复杂系统。事实上在实验室中,科学家每次测量一种叠加态时,都会得到一个不同的值。目前,有许多人尝试从量子力学角度回答这个问题。

此次,瑞士苏黎世联邦理工学院科学家研究表明,有些情况涉及多个观察者,这时许多量子力学的解读总是无法给出对现实的一致描述。他们进行的思维实验涉及4个不同的能动者,每个能动者都测量一个不同的量。如果所有的能动者都使用量子理论对他们观察到的东西进行建模并预测彼此的观察结果(假设每个观察者看到一个单一的测量结果),那么每个观察者的结果将与另一个人预期的结果相反。然而实验发现并非总是如此。这表明,要扩展量子理论以囊括宏观系统,比以前认为的更复杂,该理论还需要进一步发展。

正是因有不同的体系及彼此间的统筹协调,著名的系统论才会在多学科的巨大工程中,发挥着不可替代的作用。其实,宏观与微观、系统与个体之间的关系,不仅是量子力学最终要面对和解决的问题,更是世间最重要的规律总结。(记者张梦然)

(责编:宋小萱(实习生)、熊旭)

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