Nature研究观测量子跃迁过程，薛定谔的波函数得到验证

本文摘要：就在最近，耶鲁大学近期公开发表在Nature上的一项研究指出，量子光子只不过是一个如慢放电影般的倒数过程，而不是人们此前所想的那种“瞬间再次发生”的非倒数事件。研究人员需要计算出来出有某个时间量子光子再次发生的概率，从而预测“薛定谔的猫”的命运。实验首次捕捉到了光子中的量子系统，这意味著量子光子并非玻尔和海森堡所指出的几乎随机、瞬时再次发生的过程，而是更加合乎薛定谔的波函数理论。

就在最近，耶鲁大学近期公开发表在Nature上的一项研究指出，量子光子只不过是一个如慢放电影般的倒数过程，而不是人们此前所想的那种“瞬间再次发生”的非倒数事件。研究人员需要计算出来出有某个时间量子光子再次发生的概率，从而预测“薛定谔的猫”的命运。实验首次捕捉到了光子中的量子系统，这意味著量子光子并非玻尔和海森堡所指出的几乎随机、瞬时再次发生的过程，而是更加合乎薛定谔的波函数理论。

量子光子几乎随机且瞬时再次发生当量子力学被首次明确提出，作为解读原子尺度世界的理论的时候，其中有一个核心概念十分保守、大胆又鼓吹直觉，那就是“量子光子”。上世纪20年代中期，物理学家尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡和同事们创建了量子理论，而量子光子的瞬时性正是其中的核心支柱，如今这套理论总称为哥本哈根演绎。

玻尔在早些时候就明确提出，原子中电子的能级，即能量状态是量子化的，也就是说，电子不能用于某些能级，而所有中间能级都被禁令。他假设，电子通过吸取或者获释光量子颗粒光子，转变自己的能量，因为光子具备能量，与容许不存在的电子态之间的能隙相匹配。这就说明了为什么原子和分子需要吸取或获释特定波长的光，比如许多不含铜盐是蓝色的，而钠灯则收到黄色的光。

量子光子过程陡峭且倒数变化另一位量子力学的奠基人，奥地利物理学家埃尔温·薛定谔则喜欢这个观点。他所设计的理论，最初显然或许要替代海森堡对线性的量子态以及瞬时的量子光子明确提出的数学理论说明。

在薛定谔的理论中，他用取名为波函数的波状实体来回应量子粒子，它们的变化是陡峭的，随着时间再次发生倒数变化，只不过辽阔海面上陡峭的波浪一般。薛定谔指出，真实世界中的事物会不花上一点儿时间就忽然大变样，不倒数的“量子光子”只是脑海中的一个幻想。在1952年公开发表的一篇为题“否不存在量子光子”的文章中，薛定谔忠诚地问：“不不存在。”他还用“量子混球”来称谓同行，显著传达了自己的反感。

薛定谔的“盒子里的猫”非常简单来说，就是在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50％的概率放射性物质将不会裂变并释放出来毒气杀掉这只猫，同时有50％的概率放射性物质会裂变而猫将活着下来。

根据经典物理学，在盒子里终将再次发生这两个结果之一，而外部观测者只有关上盒子才能告诉里面的结果。在量子的世界里，当盒子正处于重开状态，整个系统则仍然维持不确定性的波态，即猫轮回变换。猫究竟是杀是活必需在盒子关上后，外部观测者观测时，物质以粒子形式展现出后才能确认。

思想实验的核心是被称作量子变换态的特性，其中粒子（如原子，或电子，或光子）可以同时具备多个能级——直到你仔细观察到它，它的状态才不会塌缩成确认的点。一旦被仔细观察到，它在能级之间忽然地、随机式地冲刺就被称作量子光子。

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