這項(xiàng)新研究證明了一種前所未見的奇異量子效應(yīng)。

       多虧了量子物理學(xué)，大分子可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方。

       這是科學(xué)家們?cè)缇椭�道理論上可能的事情，這基于一個(gè)事實(shí)：宇宙中的每個(gè)粒子或粒子群同時(shí)也是波——甚至大粒子、細(xì)菌、人類、行星和恒星也有可能（后者尚未實(shí)錘證實(shí)）。而波在空間中同時(shí)占據(jù)多個(gè)位置。所以任何一個(gè)物質(zhì)也可以同時(shí)占據(jù)兩個(gè)位置。物理學(xué)家稱這種現(xiàn)象為“量子疊加”，幾十年來，他們已經(jīng)用小粒子證明了這一點(diǎn)。

       但近年來，物理學(xué)家們擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)規(guī)模，用越來越大的粒子來演示量子疊加�，F(xiàn)在，在9月23日發(fā)表在《自然物理》雜志上的一篇論文中，一個(gè)國(guó)際研究小組已經(jīng)讓由多達(dá)2000個(gè)原子組成的分子同時(shí)占據(jù)了兩個(gè)位置。

       為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員在一系列著名古老實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)代化版本，首次證明了量子疊加。

       從高中物理中我們知道，當(dāng)光穿過有兩個(gè)狹縫的薄片時(shí)，會(huì)在薄片后面的墻上形成干涉圖樣，或一些明暗條紋。但是光曾被認(rèn)為是無質(zhì)量的波，而不是由粒子構(gòu)成的，所以這個(gè)現(xiàn)象并不奇怪。然而，在20世紀(jì)20年代的一系列著名實(shí)驗(yàn)中，物理學(xué)家們證明，通過薄膜或晶體發(fā)射的電子會(huì)以類似的方式運(yùn)動(dòng)，形成類似于光在衍射材料后面的墻壁上所形成的圖案。

       如果電子是簡(jiǎn)單的粒子，一次只能占據(jù)空間中的一點(diǎn)，那么它們就會(huì)在薄膜或晶體后面的墻上形成兩條帶，形狀與狹縫大致相同。但實(shí)際上，電子以復(fù)雜的方式撞擊了這堵墻，這表明電子自身發(fā)生了干擾。這是波浪的信號(hào)；在一些地方，波的波峰重合，形成了較亮的區(qū)域，而在另一些地方，波峰與波谷重合，形成了較暗的區(qū)域。因?yàn)槲锢韺W(xué)家已經(jīng)知道電子有質(zhì)量，而且肯定是粒子，所以實(shí)驗(yàn)表明，電子既是粒子又是波。

       但用電子產(chǎn)生干涉圖樣是一回事，用大分子則是另一回事，并且要復(fù)雜得多。更大的分子不太容易探測(cè)到波，因?yàn)楦�大的物體波長(zhǎng)則更短，這可能導(dǎo)致幾乎察覺不到干涉模式。這些由2000個(gè)原子組成的粒子，其波長(zhǎng)比單個(gè)氫原子的直徑還小，所以它們的干涉圖樣就不那么引人注目了。

       為完成對(duì)大分子物理的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，研究人員建立了一個(gè)機(jī)器，通過一系列帶有多個(gè)狹縫的格柵和薄板發(fā)射一束分子(體積龐大的“富含氟烷基磺酰鏈的低聚四苯基卟啉”，其質(zhì)量是單個(gè)氫原子的2.5萬倍以上)�？茖W(xué)家們?cè)谡撐闹袑懙�，這已經(jīng)足夠大，以至于在設(shè)計(jì)光束發(fā)射器時(shí)，研究人員不得不考慮重力和地球自轉(zhuǎn)等因素。為了進(jìn)行量子物理實(shí)驗(yàn)，他們還讓這些分子保持合適的溫度，因?yàn)楸仨毧紤]到粒子之間的熱碰撞。

       但是，當(dāng)研究人員打開機(jī)器時(shí)，光束遠(yuǎn)端的探測(cè)器顯示出了干涉圖樣。分子同時(shí)占據(jù)了空間中的多個(gè)點(diǎn)。

       研究人員寫道，這是一個(gè)令人興奮的結(jié)果，此次探測(cè)到的量子干涉在一個(gè)比以往都大的尺度上。

       作者寫道，“這一次的實(shí)驗(yàn)把量子干涉的質(zhì)量規(guī)模推進(jìn)了一個(gè)數(shù)量級(jí)”。

       因此，更大的量子干涉演示即將到來，盡管它可能不會(huì)很快通過干涉儀發(fā)射你自己(首先，機(jī)器里的真空就可能會(huì)要了你的命)。我們這些巨人只能坐在一旁，看著粒子們盡情享受。