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科学中最怪异的现象——再谈量子纠缠

更新时间:2023-09-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在上文《量子纠缠科学中最怪异的现象》(《科普晨报》2018年5月25日第3版:)中,我企图用最通俗的语言介绍量子纠缠,最后写道,虽然爱因斯坦因为对量子理论的贡献获得了诺贝尔奖(并非成立了相对论),但他强烈指责量子纠缠,将其称为“超距幽灵作用”,意思是不可能存在的事实。而且,直至爱因斯坦逝世,甚至与爱因斯坦在量子力学上互掐几六年的老哥们儿玻尔也过世了,这个问题仍然悬而未决。G07物理好资源网(原物理ok网)

直至12年以后的1967年,爱因斯坦的粉丝约翰·克劳泽,一个正式获得罗马尼亚学院天体化学学的博士,深信爱因斯坦对量子纠缠的指责是正确的。他骇然,只有用事实(即化学实验)能够证明量子纠缠现象是不存在的。G07物理好资源网(原物理ok网)

可有意思的是,他曾追忆,“我还是研究生的时侯量子纠缠通讯,不管再怎么努力,还是搞不懂量子热学。”一个甚至搞不懂量子热学的数学界菜鸟,有可能接棒爱因斯坦挑战量子热学的使命吗?G07物理好资源网(原物理ok网)

科学中最怪异的现象——再谈量子纠缠G07物理好资源网(原物理ok网)

文/陈思进G07物理好资源网(原物理ok网)

1967年,约翰·克劳泽读到了一篇改变了他一生的深奥难懂的论文,作者是一位默默无闻的美国化学学家约翰·贝尔。令人诧异的是,贝尔其实早已找到了一种方式,可以打破爱因斯坦与玻尔之间的窘境,一劳永逸地决定谁对宇宙的想法是正确的。G07物理好资源网(原物理ok网)

量子纠缠通话_量子纠缠通讯_量子纠缠通信技术G07物理好资源网(原物理ok网)

读完这篇论文后,克劳泽明白了贝尔早已发觉怎样去区分缠结的粒子,到底是透过幽灵般的作用彼此联络(像量子夜店里配了对的旋转轮盘那样),还是根本就没有哪些幽灵,那对粒子从一开始就那样(如同爱因斯坦提及的那对手套一样)。G07物理好资源网(原物理ok网)

在那篇论文中,贝尔利用一些聪明的物理式子,表明假如这些幽灵作用并不存在,这么量子热学也并不仅仅像爱因斯坦所想的只是一门不完备的科学,而可能根本就是错的,这就是知名的贝尔不方程(篇幅有限,就不具体介绍了)。克劳泽追忆说:“我的推论是,天哪,这正是我所要的东西!”G07物理好资源网(原物理ok网)

贝尔是一位理论学家,不过,他论文的提议是,能够解决这个问题,取决于能够建造一架能生成并比较多对缠结粒子的机器。贝尔把爱因斯坦对量子纠缠的指责,转化成了一个实验问题,而不仅仅就像一个哲学问题。贝尔觉得,只要能建造出这样一架机器,能够通过实验来解决这个争议。G07物理好资源网(原物理ok网)

于是,克劳泽开始着手建造这样的机器,对于当时的他来说,那简直是一个不可能的任务。但无论机会多么无望,最后他总算造出了机器,实验结果惊艳了世界!G07物理好资源网(原物理ok网)

克劳泽的机器可以检测数千对缠结粒子,并就各个不同方向对它们做比较。而且结果下来后,与他原先的想像居然完全不一样!克劳泽相当惊讶,他自问,到底是哪里出错了?G07物理好资源网(原物理ok网)

克劳泽很不甘愿,不断重复着他的实验。并且无论他进行多少次试验,结果都证明在量子热学之中,贝尔不方程不创立,而恰恰似乎证明了爱因斯坦对量子纠缠的指责是错误的。也就是说,克劳泽的实验证明了量子纠缠现象是客观的存在。G07物理好资源网(原物理ok网)

没过多久,美国化学学家阿兰·阿斯佩在克劳泽的基础上,开发出更精致的试验,直指爱因斯坦与玻尔辩论的核心。G07物理好资源网(原物理ok网)

阿斯佩的实验中,惟一才能检测出一个粒子透过信号传递,直接影响另一个粒子的可能,就是这个信号要比光速还快,但这恰恰是连爱因斯坦自己都觉得是绝对不可能的事情。这么剩下的惟一解释,这就是“幽灵”作用——量子纠缠。G07物理好资源网(原物理ok网)

克劳泽和阿斯佩的这种实验结果令人惊讶不已,证明了量子热学的那种预测方程式是对的,即量子纠缠现象是客观的存在,量子的确可以赶超空间彼此联系,只要检测其中一个,事实上都会立即影响到它的远方伴侣。如同其间的空间根本不存在一样。换句话说,爱因斯坦觉得不可能的超距幽灵作用,结果是真实的存在。G07物理好资源网(原物理ok网)

至此,克劳泽和阿斯佩的实验回应了爱因斯坦的所有指责。并且,克劳泽对此却难受不已,没想到自己接棒爱因斯坦挑战量子热学失败了,还恰恰证明了量子纠缠的客观存在。G07物理好资源网(原物理ok网)

迄今为止,量子纠缠是科学上最奇特的现象,但其实量子世界就是这样运作的,事实胜过诡辩。G07物理好资源网(原物理ok网)

假如我们接受这个世界就是根据这些“诡异”的形式运作,我们就可以借助这些纠缠粒子的超距作用,做些有用的事情,如人类始终梦想有三天能以某种形式直接将东西甚至人本身,从一处顿时传递到另一个地方量子纠缠通讯,不用经过中间的空间,也就是“瞬间联通”,这也是我正在创作的悬疑短篇系列小说《超越时空》中的科学基础之一。G07物理好资源网(原物理ok网)

后来,科学家们无论是否读懂了量子热学,都接受了量子热学,由于它的理论和实验结果完全相符,是一个非常成功的理论,并成为几乎所有现代科学技术的基础。甚至可以这样说,假如没有量子热学的应用,手机、电脑和互联网都将不复存在,我这会儿也不可能敲击按键写文章了。G07物理好资源网(原物理ok网)

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