量子的基本守恒性质可以脱离量子本身存在

一般来说,物质和附加在其上的属性关系如《左传·僖公十四年》所云:“皮之不存,毛将安傅?”

但,梦游仙境的爱丽丝看到柴郡猫时忍不住想到:“我经常看到没有笑容的猫,但还是第一次看到没有猫的笑容!这是我一生中看到的最奇怪的东西!”

如果把皮/毛、猫/笑脸,换成某些量子力学术语,或许著名的物理学家亚基尔·阿哈罗诺夫(Yakir Aharonov)也可以写出类似的名言。

从理论上,他与以色列的物理学家丹尼尔·罗利希(Daniel Rohrlich)一起,展示了有属性却没粒子的量子性质。

更准确地说,他们认为信息可以在两点之间传递而无需某种粒子载体。

该理论可追溯到2013年,当时美国和沙特阿拉伯的研究人员提出,量子波的冻结效应可能仍不足以阻止其传输信息。

“我们发现这非常有趣——两个人之间没有任何交流的可能性,但他们就是交换了信息。我们想看看是否能更好地理解这一现象。”

经过理论推导,最后的实验模型其实非常简单。

一条管道,一端是镜面做成的门。在量子物理学中,只有观察到物体才能定义对象。类似薛定谔的猫,门和某种量子机制绑定在一起,直到我们看到,才能确定镜门是开是关。

然后从另一端射入粒子,因为粒子也具有概率波的特征。它出现在某处是由概率决定的,且随时间变化。那么,直到粒子真的撞到镜面上并被反弹,它的命运都是晦涩不明的。门可能关,也可能开着。粒子或许射出了管道,也可能被反弹了回去。

结果发现了什么?简单地说,根据物理学家的说法,关于其模态角动量或自旋的部分特征,会随反射镜的开/关状态而变化。

即便粒子本身无法触及镜面(使用某种设计,让粒子的波函数无法占据尽头的空间),Aharonov和Rorlich也发现,自旋属性似乎应该能够伸出幽灵般的手指,碰触远端的门扉,然后再传递一些信息回来。

自旋是量子的基本属性之一,其它还有电荷数和质量。我们还不清楚,粒子能不能化为概率波,却把带电属性剥离出去,和别的什么东西作用。

“没有猫的笑容,那确实很奇怪。”罗利希说,“但是,当然,我们思考的是基本粒子。如果基本粒子因为自旋跑到了其他地方,而失去了自旋,也许我们还是可以习惯的。”毕竟量子理论就是这么鸡掰

阿哈罗诺夫对奇幻般的量子物理学带来的荒谬感并不陌生。半个多世纪以前,正是他与著名的理论物理学家大卫·鲍姆(David Bohm)合作提出了反常识的阿哈罗诺夫-玻姆效应。

Aharonov–Bohm效应
即使在磁场为零的区域,仍旧会存在磁效应,然而,这并不能用来测量磁矢势,因为只有磁通量会出现在表达效应的公式里,而且整个理论始终维持规范不变性。阿哈罗诺夫-玻姆效应是量子力学和电动力学发展史上的重要实验,说明了量子力学的非局域性质。

 

最早由日立公司经实验证实。

但是明显怪异的部分,目前还缺少公认的解释。

阿哈罗诺夫的解释基于名为“模量动量”的概念——很难在没有量子场论数学基础的情况下进行详细介绍。

阿哈罗诺夫告诉Phys.org:“尽管粒子的属性会脱离粒子存在,非常令人惊讶的,但这并不意味着什么也没有发生,或没有实际效果。”

我们以后或许能够利用这一特性搞出点什么,但目前在理论上,可以揭示粒子的非局部特性:量子的性质有时可能比其本身的所在更重要。

这项研究发表在《物理评论快报》上。

原文:https://www.sciencealert.com/schrodinger-s-cat-gets-a-cheshire-grin-in-a-mind-bending-quantum-physics-analysis

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