幾乎每個現(xiàn)代人都聽說過薛定諤的貓吧：物理學(xué)家薛定諤巧妙設(shè)計的思想實驗，用來揭示量子力學(xué)的疊加態(tài)在宏觀層面上引發(fā)的悖論。

好吧，因為不能把真貓置于如此險惡的境地，所以科學(xué)家們設(shè)法用2000個原子組成的巨大分子來代替。

量子疊加態(tài)，已經(jīng)被無數(shù)的經(jīng)典實驗所驗證——物理客體可以同時存在于兩個不同位置，但是實驗對象都是尺度極小的微觀粒子。

新實驗的目的是完善量子力學(xué)理論，更多地了解這一特別燒腦的物理學(xué)分支實際上是如何工作的，以及量子力學(xué)定律如何在宏觀世界里表現(xiàn)出一致性。

研究人員在論文中指出：“我們的結(jié)果顯示出與量子理論的極佳一致性，無法用經(jīng)典的方式進(jìn)行解釋。”尤其是，這項新研究涉及薛定諤Schr?dinger方程(是的，再次是他)，該方程甚至指出，同時存在于多個位置的單一粒子化成的物質(zhì)波，會像池塘上的漣漪一樣相互干擾。

為了測試這一點，科學(xué)家們設(shè)計了一個雙縫實驗——量子物理學(xué)家非常熟悉的實驗。

傳統(tǒng)上，我們令單個粒子通過兩條縫隙。如果用光子進(jìn)行實驗，則接收屏上應(yīng)該出現(xiàn)一個光帶。但實際上，投射在屏幕上的是干涉圖案——表明光粒子也可以以波的形式傳播。就像薛定諤的貓一樣，光子似乎同時位于兩個位置。但是，正如我們大多數(shù)人都知道的那樣，在未被觀察到之前，貓?zhí)幱趦煞N狀態(tài)；盒子打開后，貓要么死，要么活，而不是繼續(xù)維持疊加態(tài)。

光子也一樣。一旦直接測量或觀察到光子，疊加態(tài)就會消失，光子的狀態(tài)坍塌。這是量子力學(xué)核心問題之一。我們又利用電子，原子和較小分子進(jìn)行了相同的雙縫實驗?，F(xiàn)在，物理學(xué)家證明，量子力學(xué)也適用于大分子。

在雙縫實驗中，由多達(dá)2000個原子組成的分子制造出了量子干涉條紋。這些分子名為“富含氟烷基硫烷基鏈的低聚四苯基卟啉”，其中一些分子的質(zhì)量是氫原子的25000倍以上。

但是隨著質(zhì)量變大，它們的穩(wěn)定性會降低，科學(xué)家只能使用一種新發(fā)明的被稱為物質(zhì)波干涉儀(旨在沿不同路徑測量原子的設(shè)備)在7毫秒內(nèi)完成實驗。甚至還必須考慮諸如地球自轉(zhuǎn)和引力之類的因素。盡管努力有所回報——我們現(xiàn)在知道量子力學(xué)同樣適用于大分子。

傳統(tǒng)上，量子力學(xué)只適用于微觀對象，而經(jīng)典物理學(xué)則適用于宏觀物體，因此在雙縫實驗中可以使用的分子越大，我們越接近該量子與經(jīng)典的邊界線。此類研究先前的記錄最大是800個原子構(gòu)成的分子。

奧地利維也納大學(xué)的物理學(xué)家Yaakov Fein說：“我們的實驗表明，量子力學(xué)及其所有奇特的特性非常強大。我對未來在更大尺度內(nèi)進(jìn)行的實驗感到樂觀。”

論文已發(fā)表在《自然·物理學(xué)》上。