據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)2017年7月21日轉(zhuǎn)載來(lái)自美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司（IBM）的消息，科學(xué)家在地球上觀察到重力異�，F(xiàn)象，有關(guān)學(xué)習(xí)結(jié)果于2017年7月19日已經(jīng)在自然（Nature）雜志網(wǎng)站發(fā)表――Johannes Gooth， Anna C. Niemann， Tobias Meng， Adolfo G. Grushin， Karl Landsteiner， Bernd Gotsmann， Fabian Menges， Marcus Schmidt， Chandra Shekhar， Vicky Süß， Ruben Hühne， Bernd Rellinghaus， Claudia Felser， Binghai Yan， Kornelius Nielsch. Experimental signatures of the mixed axialCgravitational anomaly in the Weyl semimetal NbP. Nature， 2017， 547：324C327. DOI: 10.1038/nature23005. 圖1就是IBM學(xué)習(xí)院（IBM Research）提供的UAM/CSIC理論物理學(xué)習(xí)所（Instituto de Fisica Teorica）的弦理論教授卡爾・蘭德斯泰納博士（Prof. Dr. Karl Landsteiner）、同時(shí)也是上述自然雜志論文的合作者為了解釋重力異常所勾畫(huà)的圖示。
Fig.1 Prof. Dr. Karl Landsteiner， a string theorist at the Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC and co-author of the paper made this graphic to explain the gravitational anomaly. Credit: IBM Research 參加此項(xiàng)學(xué)習(xí)的科學(xué)家包括來(lái)自德國(guó)漢堡大學(xué)（Universität Hamburg）納米結(jié)構(gòu)與固態(tài)物理學(xué)習(xí)所、瑞士蘇黎世IBM學(xué)習(xí)院（IBM Research -Zurich）、德國(guó)金屬材料學(xué)習(xí)院德累斯頓的萊布尼茲固態(tài)和材料學(xué)習(xí)所（Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden， Institute for Metallic Materials）、德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)（Technical University Dresden）理論物理學(xué)習(xí)所、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)（University of California）物理系、西班牙馬德里自治大學(xué)（Universidad Autónoma de Madrid）理論物理學(xué)習(xí)所（Instituto de Física Teórica UAM/CSIC）、德國(guó)馬克斯・普朗克固態(tài)化學(xué)物理學(xué)習(xí)所（Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids）以及以色列魏茨曼科學(xué)學(xué)習(xí)學(xué)院(Weizmann Institute of Science)凝聚態(tài)物理系的學(xué)習(xí)人員。 現(xiàn)代物理學(xué)特別是量子物理學(xué)，已經(jīng)使我們習(xí)慣于現(xiàn)實(shí)的奇怪的和違反直覺(jué)的概念，量子物理學(xué)以離開(kāi)物理對(duì)象的奇怪疊加態(tài)而著名。例如，薛定諤貓（Schrödinger's cat），他發(fā)現(xiàn)自己無(wú)法判斷其是死是活。然而有時(shí)量子力學(xué)是更果斷的、甚至是破壞性的。 對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，對(duì)稱性就是圣杯。對(duì)稱意味著一個(gè)人可以某種方式改變一個(gè)對(duì)象并讓其不變的。例如，一個(gè)圓形的球可以被任意角度旋轉(zhuǎn)，但看起來(lái)總是相同的。物理學(xué)家說(shuō)這是在旋轉(zhuǎn)操作之下是對(duì)稱的。一旦一個(gè)物理系統(tǒng)的對(duì)稱性被識(shí)別，預(yù)測(cè)其動(dòng)力學(xué)通常是可以的。 不過(guò)有時(shí)量子力學(xué)的規(guī)律破壞對(duì)稱性，在沒(méi)有量子力學(xué)的世界也就是經(jīng)典系統(tǒng)中對(duì)稱性將會(huì)恰當(dāng)存在。即使物理學(xué)家對(duì)此看起來(lái)很奇怪，但他們將這種奇怪現(xiàn)象稱之為“異常（anomaly）。 對(duì)其歷史的絕大局部而言，這些量子異常被局限于基本粒子物理學(xué)探索的范疇，巨大加速器實(shí)驗(yàn)室如瑞士歐洲核子學(xué)習(xí)中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（Large Hadron Collider at CERN in Switzerland）。然而，現(xiàn)在一種新型的材料，即所謂的威爾半金屬（Weyl semimetals，NbP）新形式，類似于三維石墨烯，允許我們把對(duì)稱破壞量子異常表達(dá)成日常工作現(xiàn)象，如電流的創(chuàng)建。 在這些特殊材料之中，電子有效的表現(xiàn)為完全相同的方式，如同在高能加速器中學(xué)習(xí)的基本粒子一樣。這些粒子有奇怪的屬性，它們不能在處于靜止?fàn)顟B(tài)，它們必須在任何時(shí)候以一種恒定的速度移動(dòng)。它們也有另一個(gè)被稱為自旋的特性，就像在微粒上附著了一個(gè)微小的磁鐵，它們以兩種狀態(tài)運(yùn)動(dòng)。自旋既可以在運(yùn)動(dòng)的方向，也可以是相反的方向。
Fig. 2 An international team of scientists have verified a fundamental effect in a crystal that had been previously only thought to be observable in the deep universe. The experiments have verified a quantum anomaly that had been experimentally elusive before. The results are appearing in the journal Nature. Credit: Robert Strasser， Kees Scherer; collage: Michael Büker 圖2是羅伯特・施特拉塞爾（Robert Strasser）、凱斯・舍雷爾（Kees Scherer）以及邁克爾・巴克（Michael Büker）提供的照片。一個(gè)國(guó)際性的科學(xué)家小組已經(jīng)驗(yàn)證了晶體中一種基本效應(yīng)，此晶體先前只認(rèn)為是在宇宙深處可觀測(cè)的。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了一種之前一直在實(shí)驗(yàn)上難以捉摸量子異常。相關(guān)學(xué)習(xí)結(jié)果已經(jīng)于2017年7月19日在自然（Nature）雜志網(wǎng)站發(fā)表。 當(dāng)人們談及右手粒子或者左手粒子時(shí)，這些粒子就是具有某種屬性即手性的。通常情況下，兩個(gè)不同物種的粒子，除了它們的手性差異之外其余都是相同的，伴隨兩個(gè)不同對(duì)稱性而又粘附在一起情況的發(fā)生，它們的數(shù)量分別是守恒的。然而，量子異�？梢源輾鼈兊暮推焦蔡帲故中粤Ｗ影l(fā)生轉(zhuǎn)變，即將一種左手性粒子轉(zhuǎn)化成一種右手性粒子，或者將一種右手性粒子轉(zhuǎn)化為一種左手性粒子。 2017年7月19日在自然雜志網(wǎng)站發(fā)表的學(xué)習(xí)論文中，一個(gè)由國(guó)際性的物理學(xué)家、材料科學(xué)家和弦理論家組成的學(xué)習(xí)小組，已經(jīng)觀察到這樣一種具有最奇異的量子異常效應(yīng)的材料，這種效應(yīng)迄今為止被認(rèn)為只有愛(ài)因斯坦的相對(duì)論所描述過(guò)時(shí)空曲率才會(huì)引起的。但此學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的驚喜就在于他們竟然發(fā)現(xiàn)，在地球上的固體物理的屬性之中也有其存在，很多都是計(jì)算機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)，從微小的晶體管到云數(shù)據(jù)中心無(wú)不涉及。 IBM學(xué)習(xí)院的科學(xué)家、同時(shí)也是上述論文的主要作者約翰尼斯・古奇博士（Dr. Johannes Gooth）說(shuō)：“對(duì)于第一次而言，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上已經(jīng)觀察到這個(gè)地球上基本量子異常，對(duì)我們更好地了解宇宙是非常重要的。我們現(xiàn)在可以基于此異常來(lái)構(gòu)建一種新的固態(tài)設(shè)備，而這種異常以前從未被認(rèn)為是在經(jīng)典電子設(shè)備如晶體管內(nèi)潛在的規(guī)避固有的一些問(wèn)題�！� 使用弦理論局部方法的新計(jì)算表明，這種重力異常也與如果此材料同時(shí)受熱和磁場(chǎng)作用生產(chǎn)的電流有關(guān)。 UAM/CSIC理論物理學(xué)習(xí)所（Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC）的弦理論家、教授、也是上述學(xué)習(xí)論文的合作者卡爾・蘭德斯泰納博士（Dr. Karl Landsteiner）說(shuō)：“這是一個(gè)令人難以置信、而又激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。我們可以清楚地得出結(jié)論，在任何物理系統(tǒng)中都可以觀察到相同的對(duì)稱性破壞，無(wú)論是發(fā)生在宇宙的開(kāi)始或正在今天發(fā)生，恰恰就是在地球上。” IBM的科學(xué)家預(yù)測(cè)這一發(fā)現(xiàn)將會(huì)圍繞傳感器、開(kāi)關(guān)、熱電冷卻器或能量采集等設(shè)備的開(kāi)發(fā)，改進(jìn)能耗打開(kāi)新局面，開(kāi)辟新方向。 科學(xué)家在地球上觀察到重力異常 | 責(zé)任編輯：蟲(chóng)子
