國(guó)際研究小組證明可以在現(xiàn)實(shí)世界中觀察到量子力學(xué)虛數(shù)部分的作用
近一個(gè)世紀(jì)以來(lái),物理學(xué)家一直對(duì)一個(gè)基本問題感到好奇:為什么復(fù)數(shù)在量子力學(xué)中如此重要,即含有虛數(shù)i的物理公式。通常情況下,人們認(rèn)為它們只是一種數(shù)學(xué)技巧,以方便描述現(xiàn)象,只有用實(shí)數(shù)表示的結(jié)果才有物理意義。然而,一個(gè)由波蘭-中國(guó)-加拿大科學(xué)家組成的研究小組已經(jīng)證明,可以在現(xiàn)實(shí)世界中觀察到量子力學(xué)的虛數(shù)部分的作用。 直到現(xiàn)在,似乎只有實(shí)數(shù)才與可測(cè)量的物理量有關(guān)。然而,在來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和卡爾加里大學(xué)的科學(xué)家們的參與下,由華沙大學(xué)量子光學(xué)技術(shù)中心(QOT)的Alexander Streltsov 博士團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)了糾纏光子的量子態(tài),如果不借助復(fù)數(shù)就無(wú)法區(qū)分。此外,研究人員還進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),證實(shí)了復(fù)數(shù)對(duì)量子力學(xué)的重要性。描述該理論和測(cè)量的文章已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》和《物理評(píng)論A》雜志上。 "在物理學(xué)中,復(fù)數(shù)被認(rèn)為是純粹的數(shù)學(xué)性質(zhì)。誠(chéng)然,盡管它們?cè)诹孔恿W(xué)方程中發(fā)揮著基本作用,但它們只是被當(dāng)作一種工具,是為物理學(xué)家提供計(jì)算便利的東西。現(xiàn)在,我們已經(jīng)從理論上和實(shí)驗(yàn)上證明,有些量子態(tài)只有在復(fù)數(shù)的參與下進(jìn)行計(jì)算時(shí)才能被區(qū)分出來(lái),"Streltsov博士解釋說。 復(fù)數(shù)是由實(shí)數(shù)和虛數(shù)兩部分組成的。它們的形式是a+bi,其中數(shù)字a和b是實(shí)數(shù)。i是虛數(shù),被定義為-1的平方根。 ![]() 假設(shè)桌子上有2或3個(gè)蘋果。當(dāng)我們拿走一個(gè)蘋果時(shí),我們可以說是一個(gè)物理缺失,并用負(fù)整數(shù)-1來(lái)描述它。我們可以把蘋果切成兩塊或三塊,得到有理數(shù)1/2或1/3的物理等價(jià)物。這些都是可以測(cè)量到的物理量,它們都可以用實(shí)數(shù)來(lái)表達(dá)。但桌子上仍然不可能出現(xiàn)i個(gè)蘋果。 復(fù)數(shù)在物理學(xué)中令人驚訝的作用與以下事實(shí)有關(guān),即它們可以用來(lái)描述各種振蕩,比使用流行的三角函數(shù)要方便得多。因此,計(jì)算是用復(fù)數(shù)進(jìn)行的,然后在最后只考慮其中的實(shí)數(shù)。 |