量子涨落在人体大小物体上测得：移动10的负20次方米

　　澎湃新闻记者虞涵棋

　　100000000000000000000 分之 1 米（10 的负 20 次方米），这是美国麻省理工学院（MIT）一面 40 公斤重的镜子，被量子涨落“踢”了一脚的位移。

　　“氢原子的尺寸大约是 10 的负 10 次方米，也就是说，这个位移之于氢原子，就像氢原子之于我们。”MIT 卡弗里天体物理和太空研究所的科学家 Lee McCuller 表示。

　　作为一种精妙的微观现象，量子涨落还是首次在与人体同等量级的物体上被观测到。此前科学家们只观察到量子涨落移动了纳米级别的材料。这多亏了镜子装置设计得足够灵敏：正是这面镜子，参与了 2015 年人类首次发现引力波的成果。

　　相关论文于北京时间 7 月 1 日晚间发表在世界顶级学术期刊、英国《自然》杂志上。

　　量子涨落

　　与我们日常的视角不同，量子力学描述的是微观世界里的机制，它们往往会颠覆我们的宏观世界观。例如，量子力学认为真空非空，无数粒子会瞬时诞生，又瞬时湮灭，如海上潮水一样涨落，构成了一种量子背景噪音。

　　我们的身体，也浸泡在这样起起伏伏的量子场中，时时刻刻经受“潮水”的侵袭。只不过，人体本身的热能和运动幅度太大了，量子涨落这点影响就像蜉蚁撼树。

　　然而，这次实验证明，“大树”并非纹丝不动，而是在量子涨落效应下移动了 10 的负 20 次方米。

　　若非是位于 LIGO 激光干涉引力波天文台的镜子，难以得到如此精确的数字。

　　灵敏的镜子

　　引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论，被形象地比喻为“时空的涟漪”。时间和空间会在质量面前弯曲，时空在伸展和压缩的过程中，会产生振动传播开来，这些振动就是引力波。

　　LIGO 激光干涉引力波天文台设计了两条呈L形的真空管道，长 4 公里，末端各放置一面镜子。L中间的拐点处有个激光源，沿两条管子各同时发射一束激光。我们知道，正常情况下它们应该同时被镜子反射，回到中间点相遇。但如果遇到引力波的扰动，就会出现时间差。

　　显然，为了确定是引力波造成的结果，实验装置需要排除各种外界噪音。在成功测得引力波后，MIT 的这个团队进一步打开脑洞：LIGO 能不能探测到更微小的波动，例如装置内部的量子涨落？

　　通过加装一种“量子压缩器”来持续调节 LIGO 装置中的量子噪音，研究人员得以排除其他常规噪音的影响，得出镜子有 10 的负 20 次方米的位移来自于量子涨落。

　　同时，他们也从测量量子噪音出发，探索出了降低量子噪音的方法，有助于进一步提高 LIGO 的灵敏度，聆听来自宇宙更深处的微弱引力波。