維也納大學(xué)研究人員研究了量子參照系與世界對(duì)稱性的相關(guān)性根據(jù)物理學(xué)中最基本的原理之一，運(yùn)動(dòng)中火車上的觀察者用與站在站臺(tái)上的觀察者相同定律來描述站臺(tái)上的球——物理定律獨(dú)立于參考系的選擇。像火車和平臺(tái)這樣的參考系是物理系統(tǒng)，最終遵循量子力學(xué)的規(guī)律。

例如，它們可以同時(shí)處于不同位置疊加的量子態(tài)。那么對(duì)于這樣一個(gè)“量子平臺(tái)”上的觀察者來說，這個(gè)球的描述會(huì)是什么樣的呢？維也納大學(xué)(University of Vienna)和奧地利科學(xué)院(Austrian Academy of Sciences)的研究人員證明：

博科園-科學(xué)科普：一個(gè)物體(在我們的例子中是球)是否具有量子特征取決于參考系，然而物理定律仍然獨(dú)立于它，研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》上。物理系統(tǒng)總是相對(duì)于參考系來描述，例如一個(gè)球在站臺(tái)上彈跳，可以從站臺(tái)本身或從一列經(jīng)過的火車上觀察到。物理學(xué)的一個(gè)基本原理，一般協(xié)方差原理，指出描述球的運(yùn)動(dòng)物理定律不依賴于觀察者的參照系。自伽利略以來，這一原理一直是描述運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，也是愛因斯坦相對(duì)論發(fā)展的核心，它包含了從不同參照系看到物理定律對(duì)稱性的信息。參考系是物理系統(tǒng)，它最終遵循量子力學(xué)的規(guī)律。

領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員?aslav Brukner維也納大學(xué)和研究所量子光學(xué)和量子信息(IQOQI-Vienna)奧地利科學(xué)院?jiǎn)栕约菏欠窨梢灾贫ㄎ锢矶蓮囊粋€(gè)觀察者的角度“附加”量子粒子和引入量子參考系。他們證明了一個(gè)人可以把任何量子系統(tǒng)看作一個(gè)量子參照系。特別是當(dāng)列車上的觀察者同時(shí)看到不同位置疊加的站臺(tái)時(shí)，站臺(tái)上的觀察者看到列車處于疊加狀態(tài)。因此它取決于觀察者的參照系，像球這樣的物體是具有量子性質(zhì)還是經(jīng)典性質(zhì)。

研究表明，協(xié)方差原理可以推廣到這類量子參照系。這意味著物理定律的形式獨(dú)立于量子參照系的選擇。該論文的第一作者弗拉米尼亞?賈科米尼(Flaminia Giacomini)表示：我們的研究結(jié)果表明，世界的對(duì)稱性必須在更基本的層面上得到擴(kuò)展，這一見解可能在量子力學(xué)和引力的相互作用中發(fā)揮作用，而引力是一種尚未被探索的狀態(tài)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，人們預(yù)計(jì)經(jīng)典的參考系概念將是不夠的，參考系必須從根本上是量子的。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自：維也納大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn): 《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-018-08155-0

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