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一只猫的量子照片

作者:苗千

2018-02-23·阅读时长4分钟

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( 奥地利量子物理学家安东·蔡林格 )

为什么一个微观粒子可以同时出现在不同的地方,可以同时拥有不同的状态?而且这些不同的状态之间又会相互影响,至于人们实际观测到的结果,则只能通过概率来决定?薛定谔放进盒子里的那只猫,到底是生是死?观测的本质是什么?人类意识的本质又是什么?这些都是量子力学所引发的问题。物理学研究的目的,难道不是预测未来吗?而现在物理学家们所看到的,则只是上帝手里把玩的骰子。

量子力学中最令人困惑的现象是什么?如果要物理学家投票,可能最多的人会选择量子纠缠现象,正是这种现象的存在,才使量子力学拥有如此多神奇的特性。两个微观粒子在经过耦合后,它们的状态便从此结合在一起,成为一个整体,即使这两个粒子随后相隔半个宇宙,它们之间仍然联系密切,其中一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子的状态。正是量子纠缠的这个特点,使量子力学彻底背离了经典力学,这种现象也让爱因斯坦无法理解。在1935年,他与另外两个作者共同发表了可能是物理学历史上最著名的一篇论文。他们论述,通过量子纠缠现象(当时还没有出现这个名词),可以证明量子力学通过波函数来描述物理实在性是不完备的。

但是实验结果并没有站在爱因斯坦这一边。在1964年,北爱尔兰物理学家约翰贝尔(John Bell)发表论文《论爱因斯坦、罗森、波多尔斯基悖论》(On the Einstein Podolsky Rosen paradox),提出了著名的“贝尔不等式”(Bell's inequality)可以用来验证爱因斯坦的论证是否成立。从1972年开始,不断有物理学家做出实验,用一个又一个清晰的实验结果突破了贝尔不等式,证明爱因斯坦对于量子力学的判断并不正确。两个处于纠缠状态的微观粒子,它们的状态相互关联,并没有其他制约的变量,并且当其中一个粒子的状态发生改变时(例如被人类观测到),另外一个粒子的状态也随之改变,无论它们之间相隔几千光年。

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苗千

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