博科园:本文为量子力学类

维也纳大学研讨人员研讨了量子参照系与国际对称性的相关性依据物理学中最根本的原理之一,运动中火车上的观察者用与站在站台上的观察者相同规则来描绘站台上的球——物理规则独立于参阅系的挑选。像火车和渠道这样的参阅系是物理体系,终究遵从量子力学的规则。例如,它们能够一起处于不同方位叠加的量子态。那么关于这样一个“量子渠道”上的观察者来说,这个球的描绘会是什么样的呢?维也纳大学(University of Vienna)和奥地利科学院(Austrian Academy of Sciences)的研讨人员证明:

博科园-科学科普:一个物体(在咱们的比如中是球)是否具有量子特征取决于参阅系,但是物理规则依然独立于它,研讨结果宣布在《天然通讯》上。物理体系总是相关于参阅系来描绘,例如一个球在站台上弹跳,能够从站台自身或从一列通过的火车上观察到。物理学的一个根本原理,一般协方差原理,指出描绘球的运动物理规则不依赖于观察者的参照系。自伽利略以来,这一原理一直是描绘运动的要害,也是爱因斯坦相对论开展的中心,它包含了从不同参照系看到物理规则对称性的信息。参阅系是物理体系,它终究遵从量子力学的规则。

  • 量子特征,如量子叠加,只界说相关于观察者。当咱们从站在站台上的观察者的视点看火车时,火车看起来是不同方位的量子叠加。图片:Christian Murzek/IQOQI-Vienna

领导的一组研讨人员Časlav Brukner维也纳大学和研讨所量子光学和量子信息(IQOQI-Vienna)奥地利科学院问自己是否能够拟定物理规则从一个观察者的视点“附加”量子粒子和引进量子参阅系。他们证明了一个人能够把任何量子体系看作一个量子参照系。特别是当列车上的观察者一起看到不同方位叠加的站台时,站台上的观察者看到列车处于叠加状况。因而它取决于观察者的参照系,像球这样的物体是具有量子性质仍是经典性质。

  • 但是坐在火车上的观察者看到站台上的观察者和球处于量子叠加状况。图片:Christian Murzek/IQOQI-Vienna

研讨标明,协方差原理能够推行到这类量子参照系。这意味着物理规则的方式独立于量子参照系的挑选。该论文的榜首作者弗拉米尼亚•贾科米尼(Flaminia Giacomini)表明:咱们的研讨结果标明,国际的对称性有必要在更根本的层面上得到扩展,这一见地可能在量子力学和引力的相互作用中发挥作用,而引力是一种尚未被探究的状况,由于在这种状况下,人们估计经典的参阅系概念将是不行的,参阅系有必要从根本上是量子的。

博科园-科学科普|研讨/来自:维也纳大学

参阅期刊文献: 《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-018-08155-0

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