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什么是量子物理学?舞者讲解

2019-11-24

  量子物理学推动了美国国家标准技术研究院(NIST)的许多研究。解释这项研究是一个挑战,因为量子物理学(物质和光的最小粒子的自然规律)激发了诸如怪异,好奇和违反直觉之类的词语。在日常生活的背景下,量子世界是陌生的和无形的。

  然而,量子物理学可以被解释并且至少部分地在视觉上得以展示。NIST物理学家Ray Simmonds最近与加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的MFA研究生候选人Sam Mitchell合作,根据量子物理学定律制作了一支舞蹈作品。这件作品,Dunamis Novem (拉丁文是“九件事的偶然发生”),*是米切尔论文工作的一部分,于1月在拉霍亚剧场论坛剧院首映。

  Simmonds说,该项目具有教育等实际好处。

  Simmonds和Mitchell在描述他们的工作时指出:“尽管量子力学是一个行之有效的理论,通过实验以压倒性多数被证明是正确的,但它仍然困扰着大多数人,甚至包括科学界的人们。”

  “从本质上讲,它用可能的现实来描述自然,并可能产生结果,几乎没有可预测的确定性。我们采用了一些控制量子系统的概率规则,并将其整合到创新过程中。艺术美学和算法代码,可以产生某种形式的动力学,这些动力学以某种方式体现了随机性,量子纠缠的概念以及观察或测量的影响。”

  舞蹈基于谐波振荡器的九种量化能级(例如Simmonds的NIST实验室中内置的机械微鼓)(请参见动画),每个连续的级正好一个“量子”或一个能量单位,高于其下一个能级。 。对于每个级别,Mitchell都创建了相应的舞蹈动作或短语,其动作强度越来越大,并带有“崩溃”和“拥抱世界”之类的名称。与数字相比,舞者更可能通过视觉描述来记住编舞。

  Simmonds安排了一个随机数发生器,以产生0到8的数字序列,代表平滑的振荡或嘈杂的“热”运动。生成了两种类型的运动的四个序列,每个四个舞者一个。选择舞者如何共同协商空间,灯光和音乐,以帮助模拟这些有序或嘈杂的量子运动类型的氛围。

  总的来说,舞蹈表现出了量子世界的几个特征,舞者代表了振荡器的个体和集体行为,而能量的粒子或量子则随机地出现和消失。这种不可预测的行为是量子世界的特征。每个舞者形成一个量子“叠加”的一部分,即多个共存的能量状态,可以表征振荡器的运动。

  为了证明量子纠缠,四个舞者互相接触,然后它们的序列变得同步,从而在他们各自的行为之间引起了联系或关联。纠缠对于诸如量子计算机之类的技术至关重要,如果能够制造量子计算机,它们可以解决当今被认为难以解决的问题。Simmonds的研究小组依靠这样的量子性质。他们使微鼓的运动与微波微粒纠缠在一起。舞蹈还表明,以光束象征的测量会导致量子态或纠缠崩溃,如一个舞者与另一个舞者不同步所表明的那样。

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