Çin Bilimler Akademisi tarafından yapılan büyük bir çalışma: Güneşin etrafında dönen bir üçgende evrenin karanlık maddesi nasıl "görülür"
16 Ağustos 2016'da "Mozi" adını taşıyan dünyanın ilk kuantum bilimi deneysel uydusu başarıyla fırlatıldı ve dünyanın bilim ve teknoloji çevrelerinin dikkatini çekti.
Birkaç gün önce, Çin Bilimler Akademisi akademisyeni, "Mozi" projesinin genel müdür yardımcısı ve uydu başkomutanı Wang Jianyu, arkasındaki "siyah teknoloji" olan "Mozi" nin tamamladığı bilimsel görevleri ve yerçekimi dalgalarını nasıl tespit edebileceğimizi bizimle paylaştı. , Ve Çin'in Tai Chi planının önümüzdeki on yıl için yol haritası.
Wang Jianyu
- Çin Bilimler Akademisi Akademisyeni
- Şangay Teknik Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
- Araştırmacı, Doktora danışmanı
- Çin Bilimler Akademisi Uzay Aktif Optoelektronik Teknolojisi Anahtar Laboratuvarı Direktörü
Her gün ışıkla uğraşıyoruz ama ışık uzayda ne yapabilir?
Aslında optik çok eski bir bilimdir ve insanlar bunu çok erken bir zamanda inceliyorlar. Newton dedi ki, Işık bir parçacıktır Ve başka bir bilim adamı Huygens dedi ki, Işık bir dalgadır , İkisi yaklaşık 200 yıldır tartıştı ve kimse kimseyi ikna edemedi.
Geçen yüzyılın başına kadar, Einstein şöyle demişti: Neden bunu seçip onu seçmiyorsun, ikisi neden itici, neden birleşemiyorsun?
Einstein önerdi Işığın dalga-parçacık ikiliği: ışık hem parçacıklar hem de dalgalar olabilir. Bu teori öne sürüldükten sonra, ışık çalışması için yepyeni bir dünya açtı ve kuantum mekaniğinin sonraki gelişimi için temel attı.
Işık nedir?
Gerçek dünyada, herkes ikili aritmetiğe çok aşinadır, 00'dır ve 11'dir, ancak kuantum dünyasında durum böyle değildir. Kuantum dünyasında, Bir olay 0 veya 1 olabilir, ancak 0 veya 1 olup olmadığı olasılıkla hesaplanır.
Kuantum dünyasında kuantum parçacıkları oradadır. Ölçmezseniz, bilemezsiniz. Sadece ölçerek 0 mı yoksa 1 mi olduğunu bilebilirsiniz. Ancak bilim adamı ekledi, Bir kez ölçüldüğünde, bu şey orijinal değil, klasik bir duruma düşüyor. Bize çok gizemli geliyor, ki bu şaşırtıcı değil; Kuantum mekaniğini yaratan bilim adamı Bohr da şunları söyledi: Kuantum mekaniğiyle karıştırılmayan hiç kimse kuantum mekaniğini gerçekten anlamaz.
Peki kuantum mekaniğinde neler var?
Biri Dalga-parçacık ikiliği , Hem dalga hem de parçacıktır;
bir tane kaldı Kuantum Mekaniğinin Belirsizlik İlkesi . Örneğin, bir parçacığı ölçtüğünüzde, çok doğru konumunu ölçtüğünüzde, hızı tamamen yanlış olacaktır.Bu ikisinin hatası bir sabitle çarpılır.
Kuantum ve kuantum süperpozisyonu
Bilim adamlarının günümüzde sadece kuantum mekaniğinin iki özelliğini anlamaları gerekmiyor, aynı zamanda birçok şey yapmak için onu kullanmaları gerekiyor.
Uzay Kuantum Bilimi Deneyi
Işıkla yapılacak ilk şey bir kuantum bilimi deneysel uydusudur "Mozi" . Mozi, 16 Ağustos 2016'da başlatıldı ve aynı zamanda uzayda yapılan dünyanın ilk kuantum bilimsel deneyiydi.
Micius, uzayda iletim sırasında deşifre edilemeyen bir kod üretecektir. Işığın fotonları birer birer olduğu için, kod verildikten sonra alıcı onu alacak, ancak kulak misafiri olan kişi onu almamalıdır, bu yüzden güvenlidir.
Ancak, kulak misafiri olan kişi tüm fotonları alıp kopyalar ve sonra iletirse, gizli dinlemeyi de tamamlayabilirler mi?
Aslında, kuantum mekaniğinin ilkelerine göre, bir kuantum ölçüldüğünde, orijinal durumunda değildir. Layman'ın terimleriyle, ölçülen kopyanın kuantumunun orijinalinden farklı belirli bir oranı olmalıdır.
Bu iki ilkeyle, kuantum yöntemiyle dağıtılan anahtarın iletim sırasında güvenli olması gerektiğini garanti edebiliriz.
Kuantum anahtar dağıtım güvenliği
Bu, "Mozi" nin ilk görevi: gökten yere bir kuantum anahtarı göndermek. Quantum Keys for Stars and Earth dağıtımını başarıyla tamamladık ve nihai sonuçlar Nature dergisinin Ağustos 2017 sayısında yayınlandı.
Uydudan dünyaya kuantum anahtar dağıtımı
İkinci şey daha gizemli olabilir. Daha önce de belirtildiği gibi, A parçacığını ve B parçacığını ölçmezseniz, onların varlığını bilemezsiniz. Ancak başka bir bilim adamı çok "tuhaf" bir teori ortaya attı: Belirli bir durumda, A parçacığı ve B parçacığı ikizlere eşdeğerdir, bunlardan birini ölçtükten sonra diğerinin durumu belirlenebilir.
Bu teori, kuantum mekaniğinin önceki belirsizlik ilkesine aykırı görünüyor.
Aslında, Einstein gibi kuantum mekaniğini icat edenler bile, kuantum mekaniği teorisinin hatalı olup olmadığından şüphe ediyordu. Bu nedenle, bu fenomen var olsun ya da olmasın, herkes cevap arıyor.
Uydu ve yer arasında iki yönlü dolanma dağılımı deneyi
Lafta Görelilik yeri Bir parçacığı ölçmenin başka bir parçacığı etkilemeyeceğine inanılıyor; ve Kuantum Mekaniğinin Yer Dışı Bir parçacığın ölçümünün bir başka parçacığı anında değiştirebileceğine inanılmaktadır.
Geçen yüzyılda iki fizikçi, Einstein ve Bohr da bu konuyu uzun süre tartıştılar. Fizikçiler kavgaları tercih ederler, ancak bu tür tartışmalar bilimsel gelişme için iyidir.
Einstein ve Bohr
Birisi daha sonra bu fenomenin yere yakın olduğunu doğruladı. Ama fiziğin neyle ilgili olduğu, 10 kilometrenin varlığı 11 kilometrenin varlığına eşit değildir. Peki bu fenomen evrende var mı?
"Mozi" üzerinden bir test yaptık ve o yıl tamamlandıktan sonra uluslararası toplum üzerinde büyük bir etki yarattı 1.200 kilometrelik karmaşanın var olduğunu kanıtladık.
Bazıları, uyduya çıkarsanız, yanlış olduğu ortaya çıkarsa ne yapmanız gerektiğini söyler.
O sırada Akademisyen Pan Jianwei'ye de bu soruyu sordum ve bana geri sordu: "Cihazınızın doğru olması gerektiğini söyleyecek güveniniz var mı? Doğruysa, doğruluğu kanıtlanandan daha büyük, yani teorik olarak biz Dolaşıklık olgusunun aştığı mesafenin var olmaması gibi başka bir olasılık daha var. "
Ama şimdi hala var olduğunu kanıtlıyor.
1200 kilometre dolaşık dağılım
Az önce kuantum mekaniğinin tuhaf olduğunu ve kopyalandıktan sonra yanlış olacağını söyledik ama bir dünya kopyalanamazsa bu dünya diğer yerlerden ayrılıyor ve bu dünya işe yaramaz.
ve bu yüzden Bilim adamları, kuantum dünyasında, kendi bilgi iletme yönteminin olması gerektiğine inanıyor. Geçen yüzyılın sonunda, birisi şunu önerdi: Bu dolaşıklık fenomeni varsa, o zaman bu dolanıklık kuantum bilgisini iletmek için kullanılabilir. Kuantum ışınlanma.
Evrende, Böyle bir ışınlanma fenomeni var olabilir mi? Bu bilgiyi iletmek için dolaşıklık kullanılabilir mi? Bu, yapacağımız üçüncü deney.
İlk önce başka bir parçacıkla etkileşime geçmek için bir dolaşıklık yığını kullanıyoruz.A ve B arasındaki dolaşıklık nedeniyle ve ardından X ile etkileşime girdiği için, bilgileri otomatik olarak B'ye gidecek ve sonra B'yi başka bir yere gönderecektir. Ters dönüşüm, bu X'i olduğu gibi kopyalayabilirim.
Ama orijinal X'in kuantum dünyasındaki etkisinden sonra gittiğini bilmelisiniz, ancak tüm bilgileri iletiliyor Bu yaptığımız üçüncü deney.
Dünya yıldızı kuantum ışınlanma deneyi
Bu deney tamamlandıktan sonra, uluslararası alanda da nispeten büyük bir etkisi oldu, çünkü kuantum bilimi deneysel uydusu Çin tarafından önerilen bir fikirdi ve Çin bunu ilk yapan oldu.
AB'nin stratejik düzeni
Bu deney, uluslararası kuantum bilgisinin gelişimini büyük ölçüde destekledi. Amerika Birleşik Devletleri Ekim 2017'de özel bir duruşma düzenledi. Trump şunları söyledi: Amerika Birleşik Devletleri kuantum rekabetinde geride kalmaya tahammül edemez. Çabalarımız sadece Çinli bilim adamlarına müjdeyi getirmekle kalmadı, ülke çok fazla destek verdi, aynı zamanda müjdeyi dünyanın diğer ülkelerindeki bilim adamlarına da getirdi.
Bu sonuca ulaşmamızın üzerinden üç yıl geçti. Kuantum uyduları hala gökyüzünde çalışıyor ve bilim adamları da birçok yeni deney yapıyor, peki sonraki adımlarımız nedir? İki şey yapmalıyız.
İlk şey: bilimi üretkenliğe dönüştürmek. Kuantum anahtarların ulusal güvenliğimiz alanında gerçekten kullanılabilmesi için küçük uydulardan oluşan bir uydu ağı kurmayı planlıyoruz.
İkinci şey: zirveye tırmanmaya devam etmeliyiz.
"Mozi" şu anda iki eğriye sahip, biri düşük yörüngede, çünkü düşük yörünge dünya etrafında dönüyor, her gün geçen süre çok sınırlı, çünkü bir iletişim uydusu sınırlı, bu yüzden Yörünge 10.000 kilometre mertebesine çıkarıldı.
İkincisi, sadece geceleri deneyler yapabiliriz, ancak gündüz yapamayız, çünkü içerideki çok küçük fotonları tespit etmek zorundayız ve parazitten çok korkuyoruz, parazit sorununu çözmeliyiz.
Hazırız Tüm hava koşullarında yüksek yörüngede çalışan bir kuantum uydu inşa etmek için, fotonları tek tek kullanarak insanlar için bir kuantum dünyası yaratmak istiyoruz.
Uzay kuantum iletişiminin gelişme eğilimi
Yerçekimi dalgası algılama
Fizikçiler dünyada dört tür kuvvet olduğunu tahmin ediyorlar: En geleneksel olanlardan biri elektromanyetik dalgaların yanı sıra güçlü nükleer güç ve zayıf nükleer güçtür.Bu üç türü doğrudan gözlemledik, ancak kütleçekim dalgaları gözlemlenmedi. Bundan bahsettiğimde tekrar Einstein'dan bahsetmek zorundayım, gerçekten çok büyük, sadece birçok keşif yapmakla kalmadı, aynı zamanda yerçekimi dalgalarını da tahmin etti.
2016 yılına kadar Amerika Birleşik Devletleri tarafından yapılan bir LIGO sistemi, birleşme sonrası yıldızlardan aktarılan yerçekimi dalgasını belli bir yerde gördü.
Tahminden kütleçekim dalgalarının keşfine
Yerçekimi dalgalarının kullanımı nedir?
Big Bang'den sonra enerjinin% 70'inin karanlık enerji olduğuna dair bilimsel bir teori var.Şu anda görmediniz.Maddenin geri kalan% 30'unda sadece% 15 görüyorsunuz ve% 85'ine karanlık madde deniyor. Karanlık madde ve karanlık enerji her zaman insanlığı rahatsız eden bir şey olmuştur.
Bilim adamları bir zamanlar bunu tahmin etti Yerçekimi dalgalarına, elektromanyetik kuvvetlere bakar gibi bakarsak, bunlar görülebilir. Sahip olacağı etki çok çok büyük olacak.
İnsanın Kuantum Evren Fiziği Bilişi
Yerçekimi dalgaları ile optik arasındaki ilişki nedir?
Yerçekimi dalgalarının ölçüm prensibi nedir?
Einstein'ın genel görelilik teorisinin tahminlerine göre, Yerçekimi dalgaları uzayı sıkıştırır Diğer bir deyişle, bu çok uzun bir süredir. Yerçekimi dalgaları gelir gelmez ezilebilir veya uzayabilir. Buradaki ezilme ve uzama, meydana geldiklerinde aslında çok çok küçüktür. Ölçerin büyüklüğü, eksi onikinci kuvvetin büyüklüğüdür, bu yüzden kütleçekim dalgalarını görmeden önce bu şeyin tek bir yerde ölçülebileceğini ummalıyız.
Yerçekimi Dalga Algılama Prensibi
Bazı insanların soruları olabilir Yerde yerçekimi dalgaları tespit edildi.Neden onları ölçmek için gökyüzüne gidiyorsunuz?
Yerçekimi dalgaları, elektromanyetik dalgalar gibi farklı frekans bantlarına sahip olduğu ve yer mesafesi görece kısa olduğu için, gördüğümüz şey yerçekimi dalgalarının sadece çok küçük bir kısmıdır ve daha fazlası çok büyük bir mesafeden izlenmelidir. "Taiji One", yerçekimsel dalga ölçümüne hazırlanmak için içeride geliştirildi.
"Tai Chi No. 1" ile elde edilen ana sonuçlar
İnsanlığın yerçekimi dalgalarını gerçekten algılayabilmesi için daha gidilecek uzun bir yol var.
Artık lazer interferometremiz 100 pikometre sırasının doğruluğunu ölçebilir ve bir atomun boyutundaki mesafe değişimini ölçebilir.
fakat, Yerçekimi dalgalarının gerçek ölçümü, birkaç pikometre ile bir düzine pikometre arasında doğru olmalıdır.
Uzayda, sözde mesafe bir standart olmalı Yerçekimi bloklarının değişimini gözlemlemek için oraya iki yerçekimi bloğu koyacağız. Ancak dışarıda küçük bir kuvvet varsa, Newton'un mekanik teoremine göre değişecektir, aksi takdirde ivmesi ölçülmelidir; Şimdi ölçebildiğimiz ivme, "Taiji-1" uydusunu iten bir karıncanın ürettiği ivmeye eşdeğerdir.
Şimdi on üzeri eksi dokuzuncu kuvveti ölçtük ve yerçekimi dalgalarının gerçek ölçümü, yaklaşık altı kat uzaktadır.
Ayrıca yerçekimi bloğu uzayda uçarken, güneş parlar parlamaz konumu değişebilir (yani, nesnenin üzerindeki ışığın parlamasının neden olduğu nesnenin yüzeyindeki basıncı ifade eden "hafif basınç"), bu nedenle bu değişikliği tespit ettiğimizde, Geri ayarlamak için, bu sözde mikro itme.
Mikro itme ne kadar doğrudur? Bir susam ağırlığının on binde biri kadardır. Üstümüzdeki iki kütleyi ayarlamak için birkaç mikro Null itme kuvveti elde edebiliriz.
Gelecekte yapacağımız şey yapmaktır 10 negatif 15. güç ivmesi Ölçüm.
Gelecekte güneşin etrafında bir eşkenar üçgen oluşturacağız, Bu eşkenar üçgenin kenar uzunluğu 2,5 ila 3 milyon kilometredir. . Yani, bu mesafenin altında, kaç pikometre değiştiğini bilmemiz gerekiyor, ancak bu şekilde gerçekten yerçekimi dalgalarını tespit edebiliriz.
Uzay Taiji Projesi-Yerçekimsel Dalga Algılama Yıldız Grubu
Güneş yörüngesinde, dünyanın yerçekimi gradyan gürültüsünün etkisi önlenebilir ve ardından probun sıcaklık değişimi milyonda bir parça gereksinimi dahilinde kontrol edilmelidir. Bu ölçümler çok aşırı.
Şimdi, planımızın ilerlemesi Avrupa ile eşit. Plan ilk başta Avrupa tarafından önerildi, ancak iki yıllık sıkı çalışmanın ardından temelde bağladık.
Uzay Tai Chi Projesi Yol Haritası
2020'den 2025'e kadar, hedefi tam olarak karşılayacak ölçüm yeteneğine sahip olduğumuzu doğrulamak için bir "Tai Chi No. 2" oluşturmayı umuyoruz.
2025'ten 2033'e kadar, yerçekimi dalgalarını ölçmek için gökyüzüne gidebilen uyduları gerçekten yapabilmeyi umuyoruz.
"Akademisyen Sohbeti", Şangay Yetenek Çalışma Koordinasyon Grup Ofisi, Şangay Bilim ve Teknoloji Çalışma Partisi Komitesi ve Şangay Eğitim ve Sağlık Çalışma Partisi Komitesi tarafından ortaklaşa desteklenen bir dizi konuşma aktivitesidir. Her oturum bir birim tarafından yürütülür.
Akademisyen Talk, düzenli olarak Çin Bilimler Akademisi ve Çin Mühendislik Akademisi'nden akademisyenleri özel dersler vermeye davet ederek, en son bilimsel bilgileri geniş bir halk kitlesi için popüler hale getirirken, aynı zamanda seçkin bilim adamlarının ruhunu da sergiliyor.
Metin | Yingzai; redaksiyon |% 10
Video | Eddie; düzen | Yin Huanhuan
Getirin | Tiyatro tarzı konuşma, yaratıcılığı keşfedin
- Aşağıdaki mavi metni tıklayın " daha fazlasını anla ", Akademisyen Wang Jianyu'nun yaptığı konuşmanın tamamını izleyin.
