美科学家发现量子世界中时间可能倒流
[摘要]美国华盛顿大学的科学家通过粒子量子态实验发现量子世界中的时间轴可以向过去移动，这意味着某些粒子可能回到过去。
英国科学家通过类似的研究发现大爆炸的那一刻可能也产生了一个镜像宇宙，其内部一切都与我们的宇宙相同，只不过时间是倒退的讯 据国外媒体报道，美国华盛顿大学的科学家已经设计出一系列新的实验来研究粒子的量子力学性能。通过研究发现，在被观测前粒子并不处于固定的状态，然而观测行为迫使粒子的量子态发生改变，如果我们对粒子未来状态进行观测，那么就有可能改变其过去的量子态，换句话说一旦知道了未来发生的事件，我们就能够改变过去。传统观点认为，你过去经历的事件会对现在状态构成影响，也能改变你的未来，但量子世界却不是这样，粒子未来的状态却能够影响过去，这为时间旅行留下了伏笔。负责本项研究的科学家为凯特•默奇教授，他设计了精巧的实验过程研究粒子未来的状态，并以此改变过去的量子态。凯特•默奇教授构思了一个微波光子回路装置，在微波光子送入装置内时，我们可以测量其量子态，此时这些光子的量子场会与回路相互作用，在光子离开回路后就可获得关于量子系统的信息。在这个过程中，微波光子前后的量子位处于两种叠加状态中，之后科学家对该系统进行测量，并评估可能的结果。该实验结果说明在量子世界中的时钟与经典世界是截然不同的，前者时钟是向后退的，经典世界的时钟是向未来移动。如果我们将实验进行一些改进，对量子态的测量结果在某种程度上包含了未来和过去的信息，由此可以看出量子世界中的时间箭头可能有两个方向，可以回到过去，也可以进入未来，但在经典世界中时间箭头只能指向未来。科学家认为目前仍然不清楚为什么现实世界中还有许多粒子只向未来的时间方向移动，熵总是增加的，或许再过几年可以解决这个问题。英国科学家朱利安•巴伯博士等人也在试图解决这个问题，他们认为在大爆炸的那一刻，宇宙也产生了一个镜像宇宙，这个宇宙中的时间方向是倒退的，就像一面镜子的内外面，两者彼此相反。但它们可能拥有相同的物理定律，所以镜像宇宙也可能拥有行星、恒星和星系，内部的一切宏观与微观物质都与我们的宇宙版本相同，只不过时间箭头的方向是相反的。（罗辑/编译）
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高中物理 《量子世界》教案(3)
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你可能喜欢以未来的量子世界为题,写一段600字科学创想
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未来的量子世界量子,可以说是宇宙中所有物理量的不可连续分割的最小单位.不论是金木水火土的基本物质属性,还是世间万物之本,都是由不可计数、细若浮尘的微观世界中的量子构成.这小小量子使无数科学家魂牵梦萦、醉心其中,但是自从20世纪初期,德国物理学家普朗克提出量子这一概念后,很多微观粒子世界里的物理问题都能从量子力学中找到答案.但一场关于“量子究竟是什么?”的争论一直持续到今日尚无定论.不过,这一切并不会阻碍我们对于微观粒子世界的探究.那么,我们可以利用量子的哪些特殊性质来改变世界呢?我就来谈谈我的创想.众所周知,光速是宇宙中最快速度,约为3×105 km/s,那么想必用光量子为我们传递信息,肯定会提速不少.现在我国有线通信仍主要采用电缆为渠道,以纯度较高的金属为介质,尽管它也能较快地传送信息,但是其高昂的制造成本、铺设成本、养护成本以及有限的存储量使得光纤极具优势.通俗地说,光纤就是发光的塑料尼龙绳,实际上,光纤中的高速运动的光量子是由端口的转换器将二进制电信号转换成不同的长短光波进行传输,由于光量子具有不同量子态,所以能传输更多、更丰富的信息,在另一端口用接收器、转换器进行光电转换后即可实现远距快速且成本极低的通信.同理,量子计算机将控制原子或小分子的状态,高速记录和运算信息,以替代半导体对集成电路的控制.在未来,我们所要完善的是选取传速更快且衰减更小的超导材料,或是从节约量子通信的成本入手,用光量子在空中传输.在能源危机日益严峻的今天,开发安全、环保、充足的汽车能源更是十分迫切.我想量子或许帮得上忙.因为我们知道量子受到激发时会发生跃迁现象,有电子会围绕原子核在一定局域内做概率性的运动,每次运动都会产生波,而波则具有能量.那么,做个假设,我们选取一定数量的高能量子,用某种机制去激发它们,使他们发生激烈的跃迁现象,由此产生的能量或许能带动发动机运动,从而带动汽车运动.又由于量子具有纠缠作用,只要两个纠缠态的量子里其中有一个状态改变,那么另一个也会发生改变.我们也许可以建一个纠缠态之下的量子跃迁发生器,量子在其中做高能跃迁,同时,把同种纠缠态量子用到多台汽车引擎上,利用远距的量子纠缠作用可带动多台汽车同时驱动.这种有量子跃迁产生能量而驱动的“量子汽车”若能变为现实,我想那一定会引领汽车工业的革命浪潮.然而,量子跃迁产生的能量是否充沛,还是我们必须完成的首要课题.现在看来,微观粒子世界遵循着一套与宏观经典物理世界完全相悖的规则,在这种量子化的世界里还留给我们无限的遐想空间.by：LYF
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大概就是量子论在计算机业上的应用，这是作文？如果需要我可以为你扯出来。但你要想知道怎么写，你就得知道量子大概是啥。。其实俺也不知道是啥，只知道如果在计算机上应用，计算机的运算速度将会非常快，目前的计算机计算速度已经接近瓶颈了，量子计算机会是一个突破帮个忙...
如果你是初三以前的，你就发表看法就行了，因为没学。如果不是的话，可以上网找找相关的视频，看完后你就知道什么是量子了。之后再发表自己看法，主要是这个，因为说是创想。
你学量子物理的?对绝大部分人来说,这题目过难了吧!差不多就是科幻了. 建议你看一些量子相关的科普知识,就现在来说,在推向应用并对世界有可能重大影响的:量子计算,量子通信.以及有可能实现的:量子能量传输.我知道的也不多.
。。。附中人！！！
扫描下载二维码薛其坤：探寻量子世界奥秘
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薛其坤：探寻量子世界奥秘
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&&& 人可以穿墙而过，旋转可以永动不停……听起来像是《聊斋志异》中才有的场景，然而在微观世界里它却真实存在。那是一个只属于物理学家的世界，在那里有许多不可思议的现象——它是薛其坤的另一个世界。
&&& 在此，物理学家薛其坤已经守望了30多年，有过许多的发现，其中最让世人惊叹的便是他于2012年10月从实验上首次发现量子反常霍尔效应。
&&& 令人振奋的发现——量子反常霍尔效应
&&& 在微观世界里，在不需要强磁场的情况下，电子可在各自的跑道上按规则有序地快速奔跑，这便是量子反常霍尔效应。而薛其坤第一次在实验中观测到这一现象。
&&& 日《科学》杂志发表文章，宣布由薛其坤院士领衔的清华大学物理系和中科院物理所联合组成的实验团队，从实验上首次发现量子反常霍尔效应，这意味着量子霍尔效应物理领域一个期待已久的重要现象已经被中国科学家率先观测到。
&&& “量子反常霍尔效应”，这是一个大多数人听不懂的名词。然而，它却让微观世界的奇妙现象转换到宏观世界中成为可能。
&&& 在凝聚态物理中，量子霍尔效应占据着极其重要的地位。我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可改变这一现象，“就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场上前进，而在量子霍尔效应下，则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”
&&& 遗憾的是，量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，这一缺点阻碍了其在现实生活中的应用。量子反常霍尔效应是一个全新的量子效应，由于其不需要外加磁场，因此在应用方面比此前发现的量子霍尔效应要方便得多，可以推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展。因此从理论研究和实验上实现量子反常霍尔效应，成为世界凝聚态物理学家关注的焦点。
&&& “你想想，在那个世界里，粒子怎么可以穿过势垒，电子为什么可以围绕原子核不停旋转，这些奇妙的现象是偶然吗？到底是什么原理呢？好奇么？”薛其坤说这话的时候带着他招牌式的笑容，语气却又带着几分孩子气的探究。据说他平时老用这招吸引学生在枯燥的实验和科研中坚持下去。
&&& 一切不是偶然——机会属于有准备的人
&&& 日晚10点35分，薛其坤收到学生常翠祖的一条短信，“薛老师，量子反常霍尔效应出来了，等待详细测量。”这是薛其坤等待已久的消息，他和他的团队已经为此努力了4年多。
&&& 时光追溯到2008年，薛其坤清楚地记得自己最初了解到拓扑绝缘体的概念以及相关研究成果时激动和兴奋的心情。从此，“拓扑绝缘体”走进了薛其坤的视野，并一直伴随着他的研究生涯。
&&& 那一年，华裔物理学家、斯坦福大学的张首晟教授等理论物理学家提出了用磁性拓扑绝缘体实现量子反常霍尔效应的方案，从理论上提出这一材料实现量子反常霍尔效应可能性，但能否在实验中发现它还是未知数。张首晟和薛其坤有深厚的友谊，他们在交流中认识到，这是一个非常值得在中国进行深入探究的领域。从那时起，他们就展开了对拓扑绝缘体中新奇量子效应的实验研究。
&&& 机会从来都属于有准备的人。薛其坤在材料、半导体领域的研究让他成为从事这一研究的不二人选。材料的生长动力学描述的是如何从一个个原子的反应最后形成一个宏观样品的过程，只有掌握了材料的生长动力学，才能精确地控制材料的生长。从1992年攻读博士学位起，薛其坤就一直从事薄膜生长动力学的系统研究，至今已经累积了20余年的经验，并已获得两项国家自然科学奖二等奖。“你不知道，早在多年前，薛老师在材料科学领域就已经是极富盛名的科学家，在日本科学界是响当当的人物。”薛其坤曾经的学生、现在的同事何珂告诉科技日报记者。
&&& 不是一个人在战斗——协调团队做出最好的科研
&&& 用拓扑绝缘体制备出样品，而后进行检测，然后根据检测结果做出相应的调整是每天的工作。如何能提高效率，尽快地实现量子反常霍尔效应？薛其坤想到了王亚愚。王亚愚是普林斯顿走出的著名物理学家，主要研究工作是运用精密的电学、磁学、热学和扫描隧道显微术等实验手段，探索凝聚态物质中由于电子间的强相互作用而引起的非常规物理现象。简单地说，薛其坤制备样品、王亚愚来检测。两个方向不同的物理学家开创性地组成了一个团队，这样紧密地结合在全世界也不多见，极大地提高了实验的效率。这个团队以每天两个样品的速度高效地运转着，在进行实验的4年中，他们先后尝试了1000多个拓扑绝缘体样品，最终他们获得了成功。
&&& 当年那个给他发短信的学生常翠祖如今已经身在美国麻省理工学院（MIT），在那里他从新的材料体系里也实现了量子反常霍尔效应。他始终保持着与恩师最紧密的联系。他说从老师那里，得到的最重要的东西不是作为第一作者发表了引起重大影响的学术论文，而是知道了如何协调一个团队做出最好的科研成果。
&&& “好人”，是学生对薛老师最朴实的评价。即便是在成为清华大学副校长后异常忙碌的日子里，他始终保持着与学生们研讨的习惯，“不管在哪里见到他，他都会先向你笑——那样咧开嘴，高兴到心里的笑，感染着我们团队的每一个人。”他的学生告诉记者。
&&& 几乎所有与薛其坤认识的人都愿意与他有更深入的合作。王亚愚说：“只有薛老师才能汇聚起这么多人，能去做这项研究。”
&&& 做研究如看侦探小说——一旦开始就停不下来
&&& 薛其坤爱看侦探小说，最爱看破案的节目。“当我看侦探小说的时候，在谜底揭开之前绝对不会把书放下。同样，当我发现一个现象不能解释，我一定要天天做实验，不停地想啊，这个现象到底存在吗，什么条件下存在呢，揭开谜底的过程每一步都充满着惊喜。”
&&& “对沉迷于科研的人来说，每一天都是那么快乐，以至于时间一不小心就溜走了。”薛其坤说，“当你的实验数据比别人更准确、更漂亮时，那种快乐，你能体会吗？当你把一个复杂的庞大的仪器用得像骑自行车一样熟练时，那种自如，你能体会吗？当你的研究获得突破性进展时，那种骄傲，你能体会吗？”薛其坤追问记者。
&&& 所以，对薛其坤来说，发现量子反常霍尔效应，不是终点，而是开篇。薛其坤在科研的道路上从未停止。他告诉记者，现在的量子反常霍尔效应是在接近零下273摄氏度中实现的，要想实现应用，就需要把温度往上升。“若是能让量子反常霍尔效应在常温下实现，那时全世界的物理学家都会欣喜万分。”薛其坤说。
&&& 现在，离薛其坤团队第一次观测到量子反常霍尔效应已经过去了两年多，在这两年多的时间里，不断有好消息传来：4所国外顶级名校已实现量子反常霍尔效应。同时，薛其坤和他的同事还在保持着每天两个样品的速度加紧研究和测试，并又观察到一些有趣的新现象，比如发现零霍尔电导平台。
&&& “即便有再多事情，只要在北京，薛老师一定要到实验室来，因为他要跟我们一起想象另外一个世界的事，哎呀，真是特别有趣。”何珂笑眯眯地对记者说。
&&& 5月30日中午12点，薛其坤忙完上午工作，从实验室回理学院办公室，经过三楼时他照例稍停了一下，这里有一堵闻名全国的院士墙。上面是清华物理系毕业或工作过的八十多位院士图片，叶企孙、吴有训、吴大猷、王大珩、周培源……每一位都有赫赫威名，薛其坤是其中的“小字辈”。薛其坤的手从他们的照片上一一抚过，中国物理学的昨天、今天和明天在这里延伸……（科技日报北京5月30日电）宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加（哥本哈根诠释）原理？ | 死理性派小组 | 果壳网 科技有意思
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最近恶补理论物理的知识，关于量子力学学起来感觉比较吃力。哥本哈根诠释解释了微观尺度下，测不准的原则，也有量子叠加态。薛定谔就提出了著名的“薛定谔的猫”反驳了所谓观测的时候波函数突然坍缩导致观测结果的发生这种假说。而且波函数突然坍缩这种假说也会违反薛定谔方程。那么，我比较疑惑的是：1，2005年12月，美国国家标准和技术研究所的莱布弗里特等人在《自然》杂志上称，他们已实现拥有粒子较多而且持续时间最长的“薛定谔猫”态。实验中，研究人员将铍离子每隔若干微米“固定”在电磁场阱中，然后用激光使铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。为了让尽可能多的粒子在尽可能长的时间里实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面使电磁场阱尽可能多地吸收离子振动发出的热量。最终，他们使6个铍离子在50微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加纠缠，也就是“薛定谔猫”态。那么，如此实验继续证明下去宏观尺度到底会不会也有“猫态”？而且你观测这种“猫态”的量子叠加状态，他为何没坍缩成一种结果？随后继续查阅和收集资料：”20世纪早些年，量子力学理论在解释原子层面现象方面的成功掀起了物理学革命。在原子领域下，物质运动不再遵守经典的牛顿力学规律。在量子理论解释它们取得瞩目成功的同时却引发了爆炸性激烈的争论。它到底意味着什么？量子理论指出宇宙并不像经典理论描述的那样，决定宇宙状态的是所有粒子的位置和速度，而是一种叫作的数学对象。根据方程，该状态按照数学家称之为“统一性”的方式随时间演化，意味着波函数在一个被称为“希尔伯特空间”的无穷维度空间中演化。尽管多数时候量子力学被描述成随机和不确定，本身的演化方式却是完全确定，没有丝毫随机性可言的。关键问题是如何将波函数与我们观测到的东西联系起来。许多合理的波函数都导致看似荒谬不合逻辑的状态，比如那只在所谓的量子叠加下同时处于死和活两种状态的猫。为了解释这种怪异情形，在20世纪20年代，物理学家们做了一种假设：当有人试图观察时，波函数立即“坍塌”成经典理论中的某种确定状态。这个附加假设能够解决观测发现的问题，然而却把原本优雅和谐统一的理论变得七拼八凑，失去统一性。随机性的本质通常归咎于量子力学本身就是这些不顺眼假设的结果。许多年过去了，物理学家们逐渐抛弃了这种假设，转而开始接受普林斯顿大学毕业生Hugh Everett在1957年提出的一种观点。他指出“波函数坍塌”的假设完全是多余的。纯粹的量子理论实际上并不产生任何矛盾。它预示着这样一种情形：一个现实状态会逐渐分裂成许多重叠的现实状态，观测者在分裂过程中的主观体验仅仅是经历完成了一个可能性恰好等于以前“波函数坍塌假设结果”的轻微的随机事件。这种重叠的传统世界就是第三层多重宇宙。四十多年来，物理界为是否接受Everett的平行世界犹豫不决，数度反复。但如果我们将之区分成不同视点分别来看待，就会更容易理解。研究它数学方程的物理学家们站在外部的视点，好像飞在空中的鸟审视地面；而生活在方程所描述世界里的观测者则站在内部的视点，就好比被鸟俯瞰的一只青蛙。在鸟看来，整个第三层多重宇宙非常简单。只用一个平滑演化的、确定的波函数就能就能描绘它而不引发任何分裂或平行。被这个演化的波函数描绘的抽象量子世界内部却包含了大量平行的经典世界。它们一刻不停的分裂、合并，如同经典理论无法描述的一堆量子现象。在看来，观察者感知的只有全部真相的一小部分。它们能观测到自己所在那个第一层宇宙，但是一种模仿波函数坍塌效果而又保留统一性、被称为“去相干”的作用却阻碍他们观测到与之平行的其他宇宙。每当观测者被问及一个问题、做一个决定或是回答一个问题，他大脑里的量子作用就导致复合的结果，诸如“继续读这篇文章”和“放弃阅读本文”。在鸟看来，“作出决定”这个行为导致该人分裂成两个，一个继续读文章而另一个做别的去了。而在青蛙看来，该人的两个分身都没有意识到彼此的存在，它们对刚才分裂的感知仅仅是经历了个轻微的随机事件。他们只知道“自己”做了什么决定，而不知道同时还有一个“他”做了不同的决定。尽管听起来很奇怪，这种事情同样发生在前面讲过的第一层多重宇宙中。显然，你刚作出了“继续阅读本文”的决定，然而在很远很远的另一个银河系中的另一个你在读过第一段之后就放下了杂志。第一层宇宙和第三层宇宙唯一的区别就是“另一个你”身处何处。第一层宇宙中，他位于距你很远之处－－通常维度空间概念上的“远”。第三层宇宙中，你的分身住在另一个量子分支中，被一个维度无限的分隔开来。第三层多重宇宙的存在基于一个至关重要的假设：波函数随时间演化的统一。所幸迄今为止的实验都不曾与统一性假设背离。“ 上述资料也就是肯定了宏观状态也是叠加的，只是我们作为被观测者随着波函数分裂合并以概率产生一个又一个的观测结果。看到这里我就不明白了，分裂我懂，那合并是个什么意思？难道说“放弃读这篇文章”和“继续读下去”这两种分裂，在某个时间之后合并成“决定回复LZ这个逗比的问题”的某个相同的观测结果？ 蛋疼，求理论物理学大神给我通俗的讲解一下，鄙人的逻辑能力和理解能力还是有一点点的。在此拜谢~
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观察者理论，这是几个未解决的终极悖论问题之一：假如把我们整个宇宙看作一个黑匣子里面的猫，那么为什么我们的状态是确定的？一定是有什么东西在观察我们，确保我们的波函数坍塌。但是根据假设，这一观察者又必须处于宇宙之外，但是定义上宇宙之外应该是什么都没有的，这就够成了悖论。。。平行宇宙理论似乎解决了这一矛盾，但是从信息学上来讲，平行宇宙的存在并不合理，因为无限的分裂意味着无限的复制目前宇宙中的所有信息，但是这些信息的载体何在？
引用 的话：观察者理论，这是几个未解决的终极悖论问题之一：假如把我们整个宇宙看作一个黑匣子里面的猫，那么为什么我们的状态是确定的？一定是有什么东西在观察我们，确保我们的波函数坍塌。但是根据假设，这一观察者又必须处...我知道你的意思，我个人观点的话，人类本身就是观测者，同时也是被观测者，我们的状态是波函数上概率形成的观测结果。也就是说，那微观的因果，也逃不脱概率的魔影了，不会有绝对的结果，但是逃不出波函数的制约。大体的意思比如我们下一秒钟，让时间停滞，所有可能产生的结果 是一个大集合A，A里面的所有元素都符合波函数的制约，但是观测值只会出现一个- -。。是按照概率来的。只能这么解释了。
所谓的观察者，并不一定是具有一定智慧的生物。
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