玩游戏也能帮助科学家研究量子物理.doc
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1、玩游戏也能帮助科学家研究量子物理在量子世界中,粒子可以同时出现在两个地方,这看起来有些违反直觉。而就在前几天,丹麦奥胡斯大学的科学家开发了一款叫做“量子移动”(Quantum Moves)的游戏,Windows版、iOS和安卓版都有,并且免费。游戏的目标是在一个量子阱中想办法移动一汪晃荡的“液体”,其过程遵循量子力学的规律,但每个人都能上手,游戏数据会成为科学家研究量子物理问题的参考。数据表明,非物理科班出身的玩家们在其中反而表现得出色。这个游戏是如今科研“众包”的尝试之一。所谓科研“众包”,就是通过游戏化的方法,发动广大人民群众的力量,共同解决一个科学问题。过去,这种游戏化的项目局限在像蛋白
2、质折叠这种有挑战性但不那么烧脑的问题上,但如今这一努力现已拓展到了量子物理学的领域。这项工作也告诉我们另一点,就是我们人类思维把握“诡异”的量子世界规则的能力,或许比我们想象中的要强得多。奥胡斯大学的量子物理学家,该项目的领导者雅各布舍森(Jacob Sherson)认为,这一发现可能会影响科学家研究量子物理的方法。他表示:“也许我们应该在研究量子物理问题时应当使用一些常规的直觉。”无独有偶,研究量子力学基本问题的科学家也一直认为,用更直观的方法处理量子物理,可能有助于破解一些悬而未决的谜题,虽然有许多人认为在没有新理论帮助的情况下这是不可能实现的。这款名叫“量子移动”的游戏是基于量子计算中的
3、一个真实问题:如何最快地用激光在量子阱(类似鸡蛋盒一样的结构)间搬运原子,同时保证处于脆弱量子态中的原子能量不发生改变?量子世界里,粒子的位置和能量在海森堡不确定性原理的限制下相互制约,所以游戏的诀窍就在于:尽可能快地找到从一点转移到另一点转移的最佳位置(sweet spot),同时不能干扰到量子态。不同的动作和时机会产生无穷无尽的组合,科学家们已经设计了计算机算法试图解决这个问题。游戏中,一个原子看起来就像是在量子阱里晃荡的一汪液体,这也反映出了微观粒子的波动特性。在某一个关卡种,玩家需要移动光标去控制第二个量子阱,让它从第一个量子阱收集原子并把它们带回“基地”。原子的行为虽然看起来类似液体
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