法美科學家首次“活捉”粒子摘諾貝爾物理學獎【2】

■ 釋疑

微觀與宏觀世界如何不同？

中科院量子信息重點實驗室教授周正威介紹，物理世界分成宏觀和微觀兩個層面，宏觀是人眼能見到，能夠操縱的現實世界，而微觀層面則由極小無比的量子構成，在微觀世界中的量子，有著宏觀世界無法想象的特性。

對此，物理學界有一個很著名的說法：“薛定諤的貓”，其中，貓相當於微觀世界裡的量子，可以同時存在於兩個不同的狀態中，如“死”與“活”，隻有進入宏觀世界時，這種狀態才會被打破。

周正威解釋，在量子世界中，量子可以同時處於A地和B地，但在宏觀世界中，一個人無法同時存在於左邊的屋子和右邊的屋子裡。

“量子這種疊加狀態，用人類的一般意識是無法說清楚的。”

他說，目前獲獎的物理學家就在挑戰這種極限，試圖在微觀和宏觀之間挂鉤，“他們的想法是，把微觀的系統盡可能做大，先控制一個離子的疊加狀態，然后控制幾個，再幾十個，希望有朝一日，能夠足夠大到進入宏觀層面。”

如何在微觀世界“捕粒子”？

中科院量子信息重點實驗室教授周正威說，法國與美國的這兩位科學家一同得獎，是因為他們有一個共同性，即能夠操縱微觀世界裡的單個量子。

他解釋，戴維·瓦恩蘭所做的工作，是用激光冷卻帶電的離子，令其處於溫度極低的狀態，能量也降到最低，這樣，原先能量和狀態極其不穩定的離子就被“囚禁”了，然后就可以用激光操縱這些單個離子的內部狀態。

他表示，戴維做的系統稱為“離子井”，“就好像把離子陷在井裡一樣，他的組是現在世界上這塊做得最好的。”

而獲獎的法國科學家則採用了另一種方式，即微波為主，激光為輔的方式來操縱單個原子的量子狀態，其系統被稱為“微波槍”。

新京報記者 金煜

■ 人物

塞爾日·阿羅什

塞爾日·阿羅什是法國人，現居巴黎，1944年9月11日出生於摩洛哥，1971年他從法國第六大學獲得博士學位，現為法蘭西學院教授兼量子物理學會主席，同時他也是法國、歐洲和美國物理學會會員。阿羅什的獲獎，使法國獲得諾貝爾獎的科學家達到了55人。阿羅什主要研究領域是量子光學和量子信息科學。

戴維·瓦恩蘭

戴維·瓦恩蘭是美國物理學家，1944年出生於美國密爾沃基。1970年，他從哈佛大學獲得博士學位。現供職於美國國家標准與技術研究院和科羅拉多大學波爾得分校。瓦恩蘭現為美國國家標准與技術研究院離子儲存組組長。

（鄧琦）