全球首次,科学家终于拍到了量子世界里的“乱流”:细长涡旋像打结的细线一样互相纠缠。这个现象叫“超量子”湍流,也叫维宁湍流,过去只有数学模型,现在被直接成像证实。
这项成果来自英国剑桥大学卡文迪许实验室团队,核心成员包括 Sebastian Morris、Christoph Eigen 等,论文发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 137, 193403),官方出版日期为2026年11月5日。 公开报道显示,《New Scientist》在11月8日左右率先报道,中文媒体如《科技日报》在11月12日发布报道。
先说“湍流”是什么。平时搅一杯茶,水面会起漩涡,越搅越乱,这就是经典湍流。但到了量子世界,规则不一样。量子流体被扰动后,整体并不会像水那样哗哗乱转,而是在恢复平静的过程中,出现许多细长的涡旋线。它们会纠缠、碎裂、接成环,再慢慢滑向容器边缘,最后从无序回到有序。
为了拍到它,研究团队从数千个钾原子开始,用激光和电磁场把原子冷却到接近绝对零度。这时候,原子云会表现得像一团稀薄的量子气体。团队再用成像技术拍下大量画面,观察这些涡旋线怎么变化。
有意思的是,这种涡旋行为跟以前在液氦里看到的很像。液氦密度高、原子之间作用强;这次用的超冷原子气体密度低、相互作用弱。两边差别不小,但能量流动的顺序却差不多。所以研究人员认为,这可能不是某个特殊系统才有的现象,而是一类量子系统共同遵守的规律。
更远的想象是,中子星内部也可能存在类似的量子涡旋行为。不过这只是基于目前实验现象的推测,还需要更多观测和理论工作来验证。
简单说,这项研究的价值不在于“发明”了一种新湍流,而在于把几十年前就有的理论模型,第一次清清楚楚地拍了下来。它补上了实验证据,也给后续研究量子流体、超流现象和极端天体内部过程提供了一个更扎实的基础。
