麻省理工學院的實驗第一次測量到,量子世界的波動可以對宏觀世界帶來影響——將重達40千克的鏡面移動了10-20米的距離。

一個氫原子10-10米,也就是說鏡面移動的距離與氫原子的比例,與氫原子和我們的比例相當。我們測量到了。」MIT的研究員麥卡勒(Lee McCuller)說。

MIT物理系的馬瓦瓦拉(Nergis Mavalvala)說:「這項實驗的特別之處在於,我們看到量子對人體這麼大的物體所產生的效應。」

「我們存在的每個納秒,都被這些量子波動所影響著,只是人體的移動,以及熱能的影響太大,因此這些量子效應對人體產生的影響無法被測量到。利用LIGO(美國激光干涉儀引力波天文台)的鏡子,我們完成了所有的過濾工作,把熱能和其他因素產生的影響分離開,這樣我們就足夠靜止,能測量到量子波動對宏觀物體產生的作用。」

LIGO設計用於探測抵達地球的引力波,偵測發生在宇宙中距離地球幾十億光年之外的天體事件。它由兩個探測器組成,一個位於華盛頓州,另一個位於路易斯安那州。兩個探測儀都由兩個4公里長的隧道組成L形,每個隧道的盡頭懸掛一面40千克重的鏡子。

為了探測引力波,LIGO輸入端向探測器的隧道發射激光,碰到鏡面後返回。如果沒有引力波的干擾,理論上激光從兩個通道將非常精確地同時返回。如果有引力波經過,將對鏡面產生微弱的影響,從而影響激光反射回來的時間。

可是,自然環境中存在很多干擾因素,因此這個儀器做了很多工作屏蔽各種噪音信號,才能探測到科學家要尋找的外來引力波。

然而,馬瓦瓦拉和同事想到,LIGO可能也足夠敏感,探測到來自干涉儀自身產生的量子波動效應,更具體地說,由LIGO發射的激光內光子產生的量子波動。

「激光內的量子波動所產生的輻射壓力,能夠移動一個物體,」麥卡勒說,「在這個實驗中,這個物體就是40千克的鏡子。」

於是,研究人員在干涉儀上增配了一個噪音壓製器,可以調整使LIGO接收帶有特定屬性的信號。比如,先設置過濾掉所有的常規背景噪音,之後發現,由干涉儀自身產生的噪音,都使鏡面產生了10-20米的移動。

馬瓦瓦拉表示,雖然測量結果完全符合理論預測,但「這太不簡單了,證實它(量子效應)能移動這麼大的東西」。◇