今年的諾貝爾物理學獎,授予了法國學者阿蘭·阿斯佩、美國學者約翰·克勞澤以及奧地利學者安東·塞林格。
他們獲得諾獎表彰的項目就是「用糾纏光子進行實驗,證偽貝爾不等式,開創量子信息科學」。
其中獲獎者之一安東·塞林格還與中國有著很深的淵源,他是中國有「量子之父」之稱的潘建偉院士,在奧地利留學時的博士生導師,又是中科院外籍院士,中科大愛因斯坦講席教授。
首先我們科普一下,什麼叫量子。量子其實不是「子」,它是一個物理學概念,它不屬於粒子元素中的分子、原子、離子、質子、電子等範疇。
從概念上理解,物理量上不可分割的最小單位就叫做量子。
為了方便理解,我們舉個宏觀的例子,如果我們把地球上的人類當作一個物理量,那麼,我們每個人就是一個量子。
但量子力學研究的主要是微觀層面,那這個微觀層面的量子就複雜多了。
微觀層面的量子至少有以下幾個基本特點:
1、在非常清靜的環境中比較容易顯現出來,但無影無蹤,無法感知,因為它並不是以具體的物體形式呈現的;
2、由一些量子組成的某些東西,會悄無聲息地發生改變,讓人覺得蹊蹺,甚至令人毛骨悚然;
3、看不見摸不著,有時候儘管有「形」顯現,但讓人看一眼就會立即消失,來無影去無蹤。
4、無論它以哪一種形式存在,只要你動了念頭要觀察它,它就會立即發生改變或者立刻定形。
5、量子是離散的、甚至是跳躍式的瞬間變化,這也是量子讓人感到鬼魅的地方。
量子最神奇的地方就是量子糾纏。如果從兩個相反方向發送兩個或者多個量子,無論距離有多遙遠,其中一個量子發出信息或者發生改變,其它量子同樣可以監測到,而且一個量子可以同時處於多種狀態。這就是量子糾纏。
這種不可思議的情況,100多年前的愛因斯坦都沒法理解,因為他的理論是建基於光速不變這個基礎之上的。
而這次量子糾纏獲獎就打破了愛因斯坦這一基礎理論,就像當年愛因斯坦打破牛頓時間空間不變的理論基礎一樣。
基於量子糾纏理論,我們也就不難理解平時在日常生活中一些神秘而蹊蹺的事情了。
比如說,一對孿生兄弟或姐妹,無論相距多遠,一個身體某個部位不舒服,另一個也會在相同部位感到不舒服。
又比如說所謂的緣份,就是兩個人之間身上有相同或者相似的量子糾纏在一起,達到同頻共振的結果。
「說曹操曹操就到」也是這個原理,你一心很強烈地想著、或者談論著某個人的時候,你們身上的量子可能就發生糾纏了。
還有一個我們非常熟悉的現象就是,睡覺時我們有時候似乎處於清醒狀態,但又動彈不得,俗稱鬼壓床。
其實,這個時候你已經沒有了自主意識,而是你的靈魂已經喚起了周圍一些靈魂量子的糾纏的結果。
最神奇的莫過於鬼神之說了。很多無神論者都說,從來就沒有見過什麼鬼神;而有些人則堅稱,很多「鬼神」的現象沒法解釋,甚至信誓旦旦說見過鬼神。
其實,從量子物理學的角度來看,所謂鬼神無非就是量子態的靈魂在「作妖」罷了。
因為無神論者從來就不信這個東西,而這方面的靈魂量子態永遠也不會跟他身上的量子發生糾纏。
而聲稱見過鬼神的那些人,一般都是在身體最弱、環境最安靜的情況下「看見」的。
因為量子本身的特點之一就是在清靜的環境中最容易出現,而且相信鬼神的人,通常在身子最弱的時候有很多擔心。
這個時候,他身上的靈魂(或者意識)喚起周圍一些量子態的靈魂糾纏也就不足為怪了。
這又牽出另外一個問題就是,很多時候,我們越擔心的事情,就越容易發生也是這個道理。比如說,考試時,你越擔心考不好,就越容易考砸。
其實,量子糾纏最大的用途還是量子通訊。它不但信息傳輸快,而且非常安全保密。
我國的九章量子計算機,其運行速度就比國外最快的計算機快了一百萬億倍!
而通信安全就是通過量子密鑰分發實現的。它是利用量子力學的特性來保證通信安全性的,使通信的雙方能夠產生並分享一個隨機的、安全的密鑰,來加密和解密消息。
隨著科學技術的深入發展和進步,量子力學將會在我們的日常生活中,應用會越來越廣泛。