大家好，欢迎收看量子科普第120期，今天和大家聊一聊芬兰物理学家使用宏观物质实现量子纠缠的这项实验。
现代物理学体系的两大支柱是相对论与量子力学，牛顿的经典力学与爱因斯坦的相对论主要是解释宏观物质世界的，而量子力学是兴起20世纪初、主要解释微观粒子世界的物理学分支，众所周知，宇宙中宏观物质是由微观世界的粒子组成的，根据这一认知进行推理，应用于宏观世界的经典力学与相对论也应该同样适用于微观粒子世界，但是20世纪初量子力学的兴起却彻底改变了这一认知。
在微观粒子世界，很多宏观世界中被奉为真理的规律则根本不适用，例如相对论、经典力学认为空间、时间是连续不断的，空间、时间、能量是可以无限被分割的，但是量子力学的奠基人普朗特在1900年研究黑体辐射时提出能量子的概念则彻底颠覆了这一真理，普朗特发现只有假设在微观世界，能量是一段一段的、存在最小单位的、不能被无限的时候，才能很解释黑体辐射现象，于是诞生了量子、诞生了普朗特常数这一重要的物理学常量，后来随着量子力学的不断发展，微观粒子世界中的量子纠缠现象、量子隧穿现象、微观粒子的不确定性都在颠覆我们的认知，为何在宏观世界中被奉为真理的规律到了微观世界却解释不通呢？
主要原因还是因为相对论、经典力学与量子力学不兼容的问题，仿佛宏观世界与微观世界是完全相互隔绝的一样，但最近在世界著名科学杂志《自然》刊登了一篇文章中讲到：芬兰阿尔托大学应用物理系MikaSillanp教授在实验中完成了：在宏观世界中使用人眼可见的物质完全了微观粒子世界特有的现象—量子纠缠，文章一经发表，瞬间轰动了整个物理学界。
Sillanp教授在实验中使用了两个硅芯片上的金属铝片制成的振动鼓膜，这两个振动鼓膜的直径是15微米，直径15微米是一个什么概念呢？也就是接近于人一根头发的直径，虽然直径15微米并不算大，但是它在人眼的观察下的完全清晰可见的，Sillanp教授将实验选择在接近于绝对零度（零下273摄氏度）的环境下进行，因为只有在接近于绝对零度的环境下，实验才能保证排除一切宏观外界的干扰，以保证鼓膜振动是通过超导微波电路进行交互的，电磁场会带走一切热扰动，最后只留下量子力学的振动。
Sillanp教授的这项实验不仅仅在人眼可见的宏观物质进行了量子纠缠，而且两个鼓膜的纠缠态维持了整整半个小时，鼓膜纠缠态持续的时间完全要比微观粒子纠缠态持续的时间长很多，因为在微观粒子世界，两个以上的粒子保持纠缠的状态是脆弱的，很容易受到外界环境的干扰而消失，量子纠缠状态通常只能维持不到一秒钟，Sillanp教授的鼓膜量子纠缠整整持续了半个小时，其意义是可想而知的。
Sillanp教授的实验研究结果表明：人类在将来技术条件成熟的情况下，是很有可能控制大小接近宏观物质世界中人眼可见物体的一些微观量子特性。人类能够利用物质纠缠态的鼓膜去制造路由器、传感器。而且Sillanp教授的这项实验对于量子力学、相对论、经典力学也是一种颠覆，它使研究引力和量子力学之间的相互作用成为一门新的物理学分支成为可能。
联系客服
