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一个量子粒子“眼中”的世界

添加时间:2019-03-05

以火车和站台这两个参考系为例,它们都是遵守量子力学法则的物理系统,可以同时处于不同地位的叠加量子态。当火车上的观察者看到站台同时处于不同位置的叠加状态时,站台上的观察者看到火车也处于叠加状况。因而,像球这样的物体是表现出量子性质仍是经典性质,取决于观察者所在的参考系。而协变性原理可以推广到这类量子参考系。这象征着,物理学定律的形式可独破于量子参考系的取舍。

对此问题感兴趣的有维也纳大学的物理学教养Časlav Brukner跟他的研究团队。在一篇近期发表于《自然-通讯》的论文中,他们证明了,任何量子系统都可被视为一个量子参考系。

咱们对物理系统的描写总是绝对某个参考系进行的。例如在火车站台上有一个跳动的球,我们既能够从站台本身的参考系对它进行视察,也可能从一列经过的火车的参考系对它进行观察。

论文的第一作者Flaminia Giacomini表示:“我们的研讨结果表明,世界的对称性必须在更基本的层面上得到扩展。”量子力学跟引力的彼此作用仍然是一个有待探索的范围。科学家认为,在这个范畴中,经典的参考系概念将是不够的,参考系必需从基础上是量子的。

自伽利略以来,这个原理始终是描述运动的关键。同时,它也是爱因斯坦相对论的发展的核心。它包含的信息是,从不同参考系观察到的物理学定律存在对称性。

狭义协变性原理是物理学中的一个基本原理,它说的是:描述球的运动的物理学定律不依靠于观察者所在的参考系。无论观察者是在活动的火车里还是站台上,都利用相同的物理学定律来描述站台上的球,也就是说,物理学定律与参考系的决定无关。

另一方面,参考系也是物理体系,它们最终也都需要遵照量子力学法令。因此有物理学家好奇:咱们是否从一个“依附”在量子粒子上的察看者的视角来制定物理学定律,从而引入一个量子参考系呢?