Bilde: Brocken Inaglory/Wikimedia Commons
Du er veldig heldig som endte opp om den størrelsen som du er i dag, et sted mellom én og ti meter høye og veier et sted mellom ett og ett tusen pund. Dette er en meget god størrelse. Ikke til kroppen skam, men hvis du var, si, en kvadrillioner ganger kortere og veide en nonillion ganger mindre (det er en etterfulgt av 30 nuller), som ville være svært upraktisk for deg. Alt ville være svært upraktisk for deg.
En ting du tar for gitt, som en menneskelig størrelse ting, for eksempel, er at når du skyve ting, de beveger seg fremover. Men et team av forskere innså at dette ikke nødvendigvis er tilfelle hvis du vil zoome inn kvante verden, hvor partikler kan bestemme seg for å gå bakover, uansett hva slags utenforstående kraft du legger på dem.
“Vi ønsket å vise at dette er en universell kvantemekaniske effekt,” studie forfatteren Daniela Cadamuro fra det Tekniske Universitetet i München i Tyskland fortalte Gizmodo. “I nærvær eller fravær av en kraft, partikkel vil alltid ha en sannsynlighet for å flytte bakover, selv om det er et positivt momentum.”
En av quantum mechanics’ viktigste prinsippene er at de minste partiklene oppfører seg som prikker og strømmende bølger på samme tid. Det er demonstrert av et typisk eksperiment: Hvis du skyter partikler individuelt gjennom parallelle par hakk, de vises som prikker på veggen bak dem. Men skyte nok partikler, og de gjør et mønster på veggen som om en bølge hadde gått gjennom—jeg bruker samme eksempel her.
Men det betyr at forskernes forståelse av individuelle partikler krever bruk av matematikk av sannsynlighet, justeres for å beskrive kvantemekanikk. Dette er noe som kan være fornuftig på papir, men ikke gjøre intuitiv følelse når du prøver og bruke den til å flytte ting—så du ende opp med en effekt som kalles “tilbakestrømning.” Det er ikke det samme som vvs tilbakestrømning.
Jonathan Halliwell, professor i teoretisk fysikk ved Imperial College London, som ikke var involvert i forskning, fortalte Gizmodo du kan forstå tilbakestrømning som følger:
Anta jeg har et veldig stort rom fullt av mennesker, og jeg instruere dem alle til å gå mot døra og forlater rommet. Klassisk, er den totale massen av mennesker i rommet ville stadig nedgang. Men i kvantemekanikk, vil den totale massen av mennesker i rommet kan ØKE, selv om hver person har en positiv utover hastigheten.
Noen anser dette som en følge av de tilpasninger til den vanlige regler sannsynlighet for at jeg nevnte ovenfor når den brukes til en kvante verden. Hver partikkel kommer med en spesiell formel, der du kan få en liste over sine tillatt egenskaper, sammen med sine gitte sannsynligheter. Men tweaks noen ganger lar sannsynligheten verdier bli negativ, noe som er en gal klingende ting. Du vil aldri si at det er en negativ femti prosent sjanse for at en snudd mynt vil lande på hodet. I dette tilfellet, det er som om det er en sjanse for at noen skal ende opp tilbake inne i et rom selv om de forlater rommet.
GIF: Vinesauce via YouTubeStudie forfatteren Henning Bostelmann fra Universitetet i York i Storbritannia forklart at papiret, som er publisert i forrige uke i Fysisk Gjennomgå En, er en matematisk resultat generalisere dette tilbakestrømning effekt til noen form for ekstern kraft som kunne opptre på en partikkel. Men, forklarte Cadamuro, deres matematikk fungerer bare for partikler i en dimensjon. Det er som om folk i Halliwell ‘ s eksempel kunne bare gå framover eller bakover. Papiret også tar ikke hensyn til de spesifikke egenskapene til partiklene bortsett fra sitt momentum.
Effekten har ikke blitt testet på et laboratorium ennå, og folk jobber aktivt med på å skape en passende oppsett—en team foreslått å bruke Bose-Einstein kondenskjerner, en spesiell form for kaldt atomic ordninger som opplever kvantemekaniske effekter i større systemer. Men dette resultatet er viktig i sin egen rett. “Det er en stor test for foundations of quantum mechanics,” sa Cadamuro. Hun er mer interessert i matematikk, men sa det kan også være noen viktige implikasjoner for quantum computing.
Halliwell fikk ikke se noen begrensninger for teamets papir bortsett fra de som de er nevnt. Han mener tilbakestrømning fenomenet er ekte. Men nå er det tid for noen virkelige verden fysiske bevis.
“Det største problemet er å finne en overbevisende eksperimentelle test og deretter overtale noen til å gjøre det!”
[Fysiske Gjennomgå En]