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原子传说(8) 龙宫之量子反常霍尔门

已有 2699 次阅读 2014-1-30 16:15 |个人分类:科幻科普|系统分类:科普集锦

玄奘三人在通往量子反常霍尔门的路上撞上了一堵没有门的墙,确切来说,是有两个门的。只是门的宽度窄了些,几乎能让人通过的宽度却不是足够宽。悟空想绕过去,可是左看右看都是一望无边的墙壁,只有中间这么两条细缝。小白龙使劲往缝隙里挤了一下,腿可以伸过去,脑袋却有点卡住了。玄奘和悟空盯着小白龙看,小白龙很不快:“看我干嘛,我也不知道怎么过?”不过玄奘很快分析起来,这也许是量子力学里的杨氏双缝,一个粒子可以像声波一样穿过去,然后形成干涉条纹。我们三人比基本粒子大多了,不过即使是C60这样的大分子,依然存在量子相干的现象。所以我们可以化成物质波通过去。悟空很不屑,说的好听,你过一个试试。玄奘倒也不含糊,说过就过,蒙住自己的眼睛,捆住自己的双手。退后500微米,加速朝双缝冲了过去。只是他也不知道自己冲向的是那一扇门,只觉得被挤了一下,瞬间宽敞了,等他摘掉黑眼罩,双缝在偏远的左前方。玄奘问自己,我穿过了那扇门吗?应该是的,墙依然是那堵墙,而悟空和小白龙不在双缝那里。有没有可能是悟空和小白龙穿过去了,而我留在了墙的另一边?显然不是,因为他们没动,只有我动了。那有没有可能是我被反射回来,却因为离得远,看不见悟空和小白龙?不是,因为悟空和小白龙就在双缝旁边,而双缝我却看得见。玄奘有点确信自己确实穿过了双缝。但是他仍然不确信这一点。既然我能穿过来,想必也能够穿过去。这几乎是肯定的,除非那个双缝微观结构是不对称的。如何证明自己现在是在那堵墙的另一边呢?若离墙太近就无法分辨自己在墙的哪一边。离这堵墙的1000微米之外,就是量子霍尔门,那是一片巨大的磁力柱森林。玄奘向外望去,发现面前是悬空而浮的大原子球,排列成整齐划一的阵列。这显然不是磁力森林。于是玄奘又想穿回去了,可是当他睁着眼睛冲向双缝的时候,却一头撞墙上了。回头看看,依然是大原子球阵列。他没能穿过去。于是他再一次蒙上眼睛,冲了过去。等他摘下眼罩,发觉悟空和小白龙,正惊讶的看着自己。不管怎么说,玄奘证明了自己的理论分析,现在三人能如法炮制地都穿过了这个双缝细门。

当看到那一大片原子球阵列时,小白龙回忆说,这应该是量子反常霍尔门,我小的时候常在里面玩空中溜冰。悟空还在讶异玄奘的量子穿越双缝理论,其实悟空会任意变换身形,这两扇门缝是挡不住他的。可是玄奘不能变幻。按照玄奘的穿透法,让一个蒙了双眼且绑了双手的人穿过一千次双缝门,然后在门后的500微米的白屏上印一个掌印,那么这些掌印的分布将会与两个电子的干涉条纹一模一样。两个相同的微观粒子的不可区分与人类意识不能区分两个不同的粒子之间有什么不同么? 并不是所有不能够让人类意识所观测到的就不真实存在. 科学本身就是将未知转化为可知的过程.

小白龙似乎已经忘了双缝门,只是兴奋的介绍量子反常霍尔门。每一个巨型原子球都有一个电子侍卫环绕着飞行,他们的磁力触须像极细极长的长矛一样整齐的指向天空,很像量子霍尔门里磁力柱森林,只不过在量子霍尔门里磁力柱是从地里长出来的,而这里的磁力触须却是长在电子侍卫身上,而且在不停地飞翔。一片笼密的电力柱子从东门直穿到西门, 试图将电子们都推到西门去. 而实际上很多电子却聚集到了南门, 少量电子跑到了北门, 在南门和北门之间架设了电力触须桥梁. 小白龙说, 当初龙王派人架设东西走向的电场, 就是想把它们赶到西门去, 可是电子们不听话. 悟空火眼金睛看得清楚, 认为电子自己如果不是高速旋转, 或者自己身上没长磁力须, 的确会全部被赶到西门. 而现在, 电子本身长了磁力须, 当东西电力柱子推着它向西边走的时候, 在它走过的轨道上感应生出了一圈圈的磁场, 于是乎凡是能与感生磁场相处融洽的电子,就被吸引到南门去了. 那些磁力触须与感生磁场相抵触的,就被赶到北门去了. 玄奘发现,那些看似整齐的阵列里, 有一些异常大的原子, 电子撞上这类原子, 就被弹射到一边, 被弹射到南门的比被弹射到北门的要多出很多. 小白龙说, 我们穿过这道门时, 就跟那些异常的大原子一样, 会被很多电子撞到.

子欲去北门, 还是西门? 玄奘不知道. 他不知道自己要去哪里. 只是常常看到两个临近电子的磁力触须纠缠在一起, 然后一起朝一个方向去了. 小白龙说, 你若想去西门, 就要全力向北门冲. 等到电子间的磁力触须纠缠的强度达到负的1.5, 你向北门方向前进,就会畅通无阻地到达西门. 如果电子间的磁力触须纠缠的强度过小, 我们就到不了西门了. 悟空觉得好笑, 古人说南辕北辙, 我们这倒是西门北辙. 地球本就是圆的, 要去南方,朝北方走也是能到的. 若是去西方,要朝北方走才能到, 不知道地球该被挤成什么怪形状啦. 小白龙觉得世界不是平的. 玄奘忽然觉得很冷, 怎么突然间仅仅比绝对零度高了几个K,相比之下,冬天的哈尔滨简直是超高压高温蒸笼呀。悟空却很高兴,通关机会来了!在这样温度降低时, 那些电子体积膨胀的更像物质波,磁力触须重叠的越来越多。整个点阵似乎笼罩一团雾气。小白龙第一个冲了进去。玄奘悟空随后跟进。在这道门里,他们是不受欢迎的。玄奘发现,自己若不动,除了很多电子不停地撞自己,倒也没异样。一旦迈步前行,就有外来触须缠着自己的触须,朝旁边拉自己。那种拉力很强,让你身不由己飘到一边去很远。 玄奘向北迈一步,就可以朝西方飞很远。但是若是他向西门迈一步,立刻就飘到南方去了。连悟空和小白龙的影子都看不见了。在点阵森林里兜了几个大圈后,玄奘终于还是到了西门。悟空和小白龙早已经在那里等候多时了。




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