物理学家可能只是操纵了“纯粹的虚无”

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当你挤压真空时会发生什么?作者:Nikki Zalewski/Shutterstock

这是我们偶尔会思考的哲学问题之一:什么是虚无?“无”能成为“有”吗?如果不是,那么万物怎么会凭空而来呢?

如果有一个科学领域处于这种概念悖论的前沿,那就是量子理论。在量子理论中,“无”实际上是“有”……排序的。

看,根据量子力学,即使是空的真空也不是真的空的。它充满了奇怪的虚拟粒子,它们在太短的时间跨度内出现和消失,以至于无法观测。在量子层面上,虚无存在于直觉荒谬的层面上;这种存在是矛盾的,但在某种概念意义上是必要的。

科学通常不擅长处理无法观察到的现象。这就是为什么德国康斯坦茨大学的物理学家们的最新突破如此深刻和重要。根据他们的研究,最近发表在《自然》杂志上存在于量子层面的虚无不仅是某种东西,而且它的波动可以被把握、操纵,甚至可能观察到的

这在量子层面上是不可能的。量子力学中真正令人费解的公理之一是,你无法在不从根本上改变它的情况下在量子水平上测量某物。换句话说,一旦你试图观察某个量子系统,观察它的行为本身就会破坏它。

康斯坦茨大学研究人员的说法违背了这一基本原则。他们声称直接窥视了黑暗,看到了它的真实面目。或者至少,他们相信他们已经发现了一种在量子水平上观察事物的方法没有破坏它。

掌握虚无

他们是怎么做到的?他们的方法本质上是向一个“压缩”真空中发射一个持续时间只有几飞秒的超短激光脉冲(如果你计算的话,这是在百万分之一秒的水平上测量的)。当光穿过真空时,光偏振的微妙变化可以被分析出来,以揭示某种量子虚无的地图。

真空的“挤压”是这种方法的真正神奇之处。也许最简单的思考方法与挤压气球时发生的事情有关。气球在某些地方膨胀和收紧,而在其他地方感觉耗尽。

这一原理在本文顶部的图表中显示。当真空被压缩时,量子涨落在真空的某些部分达到峰值,而其他部分实际上下降到背景噪声水平以下。如果这种方法被证明是合理的,它将改变游戏规则。

该大学的一份新闻稿解释说:“由于新的测量技术既不需要吸收要测量的光子,也不需要放大它们,因此有可能直接检测真空的电磁背景噪声,从而也可以控制研究人员创建的基态的偏差。”

这项研究仍有其局限性。充其量,它只是代表我们第一次探索神秘地渗透在虚空中的东西。然而,这是令人鼓舞的第一步;它承诺比以往任何时候都更深入地观察存在的哲学荒谬。

当你眯着眼睛进入黑暗的中心时,你能看到什么?我们可能很快就会知道。