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奇怪的物理现象表明物体可以同时有两个温度

一种新的不确定性原理认为,量子物体可以同时处于两种温度,这与著名的薛定谔的猫思维实验类似,在这个实验中,放在装有放射性元素的盒子里的猫既可以存活,也可以死亡。

著名的思想实验,被称为薛定谔的猫,意味着盒子里的猫可以同时死亡和活着,这是量子力学的一个奇怪现象。

现在,英国埃克塞特大学物理学家发现,温度可能存在类似的不平衡状态:物体在量子水平上可以同时为两个温度。这种奇怪的量子悖论是几十年来首次提出的全新的量子不确定性关系。

海森堡的另一个原理

1927年,德国物理学家维尔纳海森堡假设,你越精确地测量量子粒子的位置,你就越不精确地知道它的动量,反之亦然-这是一条规则这将成为现在著名的海森堡测不准原理。[扭曲的物理:7个令人震惊的发现]

新的量子不确定性,它表明你对温度的了解越精确,你对能量的了解就越少,反之亦然,这对研究比纳米小得难以置信的微小物体的纳米科学有很大的影响。研究人员在6月份发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的最新研究报告中说,这一原理将改变科学家测量量子点、小半导体或单个细胞等极微小物体温度的方式,海森堡和丹麦物理学家玻尔在非量子尺度上建立了能量和温度之间的不确定性关系。这个想法是,如果你想知道一个物体的确切温度,最好也是最精确的科学 ... 是将它浸入一个已知温度的“蓄水池”(比如一桶水,或者一个装满冷空气的冰箱)中,让这个物体慢慢变成这个温度。这称为热平衡。

,然而,热平衡是由物体和储层不断交换能量来维持的。因此,你物体中的能量以无穷小的数量上下移动,使得它不可能精确定义。另一方面,如果你想知道物体中的精确能量,你就必须把它隔离开来,这样它就不能与任何东西接触,也不能与任何东西交换能量。但是如果你把它隔离,你就不能用一个储存器精确测量它的温度。这种限制使温度变得不确定。

当你进入量子尺度时事情变得更奇怪。

一种新的不确定关系

即使一个典型的温度计有一个稍微上升和下降的能量,这个能量仍然可以在很小的范围内被知道。新的研究表明,在量子层面上这根本不是真的,这都是由于薛定谔的猫。这个想法实验提出了一个理论上的猫在一个盒子里,里面有一种可以被放射性粒子衰变激活的毒药。根据量子力学的定律,粒子可以同时衰变而不是衰变,这意味着在盒子打开之前,猫将同时死亡和活着,这是一种被称为叠加的现象。

研究人员用数学和理论来准确预测这种叠加是如何影响量子物体温度的测量。[古怪的物理:自然界最酷的小粒子]

“在量子情况下,一个量子温度计。。。“将同时处于能量状态的叠加,”埃克塞特大学(University of Exeter)的物理学家之一哈里·米勒(Harry Miller)在接受《现场科学》(Live Science)采访时说我们发现,由于温度计不再有一个定义明确的能量,实际上是同时处于不同状态的组合中,这实际上导致了我们可以测量的温度的不确定性

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