接近绝对零度让原子和分子完全停止运动的点

当人们只通过肉眼去观察世界时，很容易产生一种误解，即万物似乎都是静止不动的。借助先进的科技手段，比如量子透镜，我们能窥探到微观世界中物体的活跃运动状态。一颗普通的苹果放在桌子上，看似静止，但在微观尺度上，它其实是由无数活跃的粒子振动构成的。

温度是一个描述原子和分子运动活跃程度的指标。当物体冷却时，其内部的分子运动减缓。而绝对零度，理论上那个所有原子和分子都完全停止运动的极限状态，在量子力学中其实对应着一种特殊的“运动基态”。

虽然听起来不可思议，但科学家一直在努力如何让物体接近这种基态。反馈冷却技术就是其中的一种方法。想象一下用手接住一个飞行的球，施加相反方向的力使其静止。科学家们正是通过精确测量物体运动的大小和方向，施加反作用力来使其降温。这种神奇的科技已经让单个原子或超轻物体达到了量子基态。

最近，一项令人振奋的研究将这一技术推向了新的高度。科学家们成功地将一个由四个重约40千克物体组成的系统冷却到接近其运动基态。这个“物体”实际上是激光干涉引力波观测台（LIGO）中的四面反射镜，它们联合运动的质量相当于约10千克的物体。实验中的这个系统达到了相当于77纳开尔文的温度，距离预测的运动基态只有一步之遥。

LIGO是一个精密的仪器，用于探测引力波——时空中的涟漪。这些波来自遥远星系中的灾难性事件，如黑洞碰撞或恒星坍塌。为了探测这些微小的振动，LIGO的反射镜需要对振动极为敏感。科学家们利用这个独特的性质将四面反射镜的运动精确控制，甚至能够补偿激光反射时的微小冲击。

为了冷却这样一个大型物体的原子到接近基态，首先需要极其精确地测量它们的运动，然后施加相反的力使其停止。LIGO的四面反射镜恰恰具备了这种潜力。通过持续测量和施加反作用力，科学家们成功地让反射镜的集体运动几乎完全停止。在这个实验中观察到的激光强度变化的模式反映了所有原子的平均运动（质心运动）。而实验本身并没有测量单个分子的运动，而是通过测量所有原子的平均运动来实现冷却效果。这是量子效应的一种体现，当激光光子从镜子上反弹时，光子的动量会推动镜子。通过对镜子的连续测量和精确控制，科学家们成功地将这个大型物体冷却到接近其量子基态。这项研究不仅展示了科技的进步，也为我们揭示了量子世界的神秘和奇妙。