這項新研究證明了一種前所未見的奇異量子效應。

       多虧了量子物理學，大分子可以同時出現(xiàn)在兩個地方。

       這是科學家們早就知道理論上可能的事情，這基于一個事實：宇宙中的每個粒子或粒子群同時也是波——甚至大粒子、細菌、人類、行星和恒星也有可能（后者尚未實錘證實）。而波在空間中同時占據(jù)多個位置。所以任何一個物質也可以同時占據(jù)兩個位置。物理學家稱這種現(xiàn)象為“量子疊加”，幾十年來，他們已經用小粒子證明了這一點。

       但近年來，物理學家們擴大了實驗規(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，一個國際研究小組已經讓由多達2000個原子組成的分子同時占據(jù)了兩個位置。

       為了實現(xiàn)這一目標，研究人員在一系列著名古老實驗的基礎上，建立了一個復雜的現(xiàn)代化版本，首次證明了量子疊加。

       從高中物理中我們知道，當光穿過有兩個狹縫的薄片時，會在薄片后面的墻上形成干涉圖樣，或一些明暗條紋。但是光曾被認為是無質量的波，而不是由粒子構成的，所以這個現(xiàn)象并不奇怪。然而，在20世紀20年代的一系列著名實驗中，物理學家們證明，通過薄膜或晶體發(fā)射的電子會以類似的方式運動，形成類似于光在衍射材料后面的墻壁上所形成的圖案。

       如果電子是簡單的粒子，一次只能占據(jù)空間中的一點，那么它們就會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。但實際上，電子以復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；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。因為物理學家已經知道電子有質量，而且肯定是粒子，所以實驗表明，電子既是粒子又是波。

       但用電子產生干涉圖樣是一回事，用大分子則是另一回事，并且要復雜得多。更大的分子不太容易探測到波，因為更大的物體波長則更短，這可能導致幾乎察覺不到干涉模式。這些由2000個原子組成的粒子，其波長比單個氫原子的直徑還小，所以它們的干涉圖樣就不那么引人注目了。

       為完成對大分子物理的雙縫干涉實驗中，研究人員建立了一個機器，通過一系列帶有多個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”，其質量是單個氫原子的2.5萬倍以上)�？茖W家們在論文中寫道，這已經足夠大，以至于在設計光束發(fā)射器時，研究人員不得不考慮重力和地球自轉等因素。為了進行量子物理實驗，他們還讓這些分子保持合適的溫度，因為必須考慮到粒子之間的熱碰撞。

       但是，當研究人員打開機器時，光束遠端的探測器顯示出了干涉圖樣。分子同時占據(jù)了空間中的多個點。

       研究人員寫道，這是一個令人興奮的結果，此次探測到的量子干涉在一個比以往都大的尺度上。

       作者寫道，“這一次的實驗把量子干涉的質量規(guī)模推進了一個數(shù)量級”。

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