糾纏態(tài)

前言

　　1972年秋，我在加州大學(xué)伯克利分校就讀本科，主修數(shù)學(xué)和物理，當(dāng)時有幸參加了一場校內(nèi)講座，主講者是量子論的奠基人之一沃納·海森堡（werner Heisenberg）。雖說今時今日我對于海森堡在歷史上扮演的角色心存異議——當(dāng)時別的科學(xué)家因反對納粹政策紛紛離去，而他卻留下來幫助希特勒制造原子彈——但他的演講給我的生活造成了深刻而積極的影響，使我對量子理論有了更深層次的理解，并且認(rèn)識到這一理論在我們不斷努力了解自然這一過程中所占的地位。　　量子力學(xué)是整個科學(xué)世界中最奇特的領(lǐng)域。以我們地球上的日常生活為視角的話，量子力學(xué)看起來純粹是無稽之談，它所論述的是主宰微觀粒子領(lǐng)域的自然法則（也涉及某些龐大的體系，比如超導(dǎo)體）?！傲孔印币辉~本身指的是很小的一份能量——微乎其微的一份。量子力學(xué)，也就是所謂的“量子論”，探討的是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位，即構(gòu)成宇宙萬物的極小粒子。這類粒子包括原子、分子、中子、質(zhì)子、電子、夸克，還有光子——構(gòu)成光的基本單位。所有這些物體（我們暫且稱之為物體）都比人類的肉眼所能看見的東西要小得多。在這個層面上，突然之間，我們所熟悉的一切行為規(guī)律都失去了效應(yīng)。進(jìn)入這個新奇的微觀世界后，我們會體驗到種種困惑和詭異，就好像愛麗絲在仙境中探險一般．在虛幻迷離的量子世界中，粒子就是波，波就是粒子。因此，光線既是一束起伏跳蕩過空間的電磁波，同時又是一串向著觀察者飛速運(yùn)動的微粒，因為有一些量子實驗和量子現(xiàn)象揭示了光的波動性，而另外一些實驗和現(xiàn)象則揭示了光的微粒性——但是這兩種性質(zhì)從來不能同時被表現(xiàn)出來。而在我們尚未對光進(jìn)行觀察和實驗之前，光同時既是電磁波又是粒子。

內(nèi)容概要

　　《糾纏態(tài)：物理世界第一謎》記載了一群科學(xué)家，他們窮畢生之力來證明這種量子論所預(yù)言的、由愛因斯坦引起科學(xué)界廣泛關(guān)注的詭異效應(yīng)確實是自然界所固有的現(xiàn)象?！八箍铺?，開始傳送！”《星際旅行》里的場景會不會成為現(xiàn)實？量子力學(xué)告訴我們：也許……就在不遠(yuǎn)的將來。自從網(wǎng)絡(luò)空間（cyberspace）——由科幻小說家杜撰的名詞——變成了現(xiàn)實， “科學(xué)”與“科幻”之間的界線愈加模糊。今天，年輕的量子力學(xué)向我們承諾：人類某些最不著邊際的夢想可能會真的實現(xiàn)。“糾纏態(tài)”正是奇異的量子力學(xué)世界里最不可思議的一道風(fēng)景。　　愛因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)規(guī)定了糾纏態(tài)的存在，也就是說亞原子微粒間有可能產(chǎn)生某種聯(lián)系，其中一個微粒無論發(fā)生什么變化，與之相聯(lián)的微粒便會即刻發(fā)生相應(yīng)的變化，哪怕它們之間相隔整整一個宇宙。他覺得，假如量子力學(xué)能夠推出如此難以置信的奇怪的結(jié)果，那么量子論一定不能成立?？墒牵诿绹蜌W洲實施的新的科學(xué)實驗卻證明了糾纏現(xiàn)象不但真的會發(fā)生，而且還可以用來建立牢不可破的密碼，甚至實現(xiàn)隱形傳態(tài)……　　來吧，進(jìn)入屬于微粒的奇異的量子力學(xué)世界。在這里，粒子即波，波即粒子。這是一個奇幻的領(lǐng)域，不確定性無處不在。但若我們細(xì)細(xì)思量它的神秘面目，也許，就在我們有生之年，會發(fā)現(xiàn)不可解密碼乃至隱形傳態(tài)的秘密……

書籍目錄

前言敬告讀者第一章 神秘的和諧力第二章 序幕第三章 托馬斯·楊的實驗第四章 普朗克常量第五章 哥本哈根學(xué)派第六章 德布羅意導(dǎo)波第七章 薛定諤和他的方程第八章 海森堡的顯微鏡第九章 惠勒的貓第十章 匈牙利數(shù)學(xué)家第十一章 愛因斯坦登場第十二章 波姆與阿哈朗諾夫第十三章 約翰·貝爾的定理第十四章 克勞瑟、霍恩、西摩尼的夢第十五章 阿萊恩·阿斯派克特第十六章 激光槍第十七章 三粒子糾纏第十八章 十千米實驗第十九章 隱形傳態(tài)：“斯科特，開始傳送！”第二十章 量子魔術(shù)：這一切究竟說明了什么？致謝注解參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章 神秘的和諧力　　“要想披戴伽利略的榮光，光憑遭受來自嚴(yán)酷權(quán)威的迫害是不夠的，你還必須正確?！薄　　_伯特·帕克（Robert Park）　　此時此地發(fā)生的某種情況能夠同一時刻在萬里之外引起某種反應(yīng)，這可能嗎？我們在實驗室里進(jìn)行某種測量，而同一時刻，在10英里（16千米）以外，或世界的另一頭，乃至宇宙的彼端，一個類似的行為也在發(fā)生，這可能嗎？令人驚奇的是，與我們所擁有的關(guān)于宇宙運(yùn)作的直覺經(jīng)驗恰恰相反，這種現(xiàn)象確實存在，這就是本書要講述的“量子糾纏”?！凹m纏”中的雙方無法逃脫地聯(lián)系在一起，無論它們之間的距離多么遙遠(yuǎn)。本書記載了一群科學(xué)家，他們窮畢生之力來證明這種量子論所預(yù)言的、由愛因斯坦引起科學(xué)界廣泛關(guān)注的詭異效應(yīng)確實是自然界所固有的現(xiàn)象。　　這群科學(xué)家對“糾纏效應(yīng)”進(jìn)行了研究，以確鑿的證據(jù)證實了“糾纏”是一種真實存在的現(xiàn)象，同時也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象中其他同樣令人困惑的方面。我們想象一下：愛麗絲（Alice）和鮑勃（Bob）是一對幸福的夫婦，一次愛麗絲出差離開了家，鮑勃遇見了大衛(wèi)（Dave）的太太卡羅爾（Carol），正好大衛(wèi)也不在卡羅爾身邊，他跑到世界的另一頭去了，離另外三個人都很遠(yuǎn)。結(jié)果鮑勃和卡羅爾糾纏到一起，他們都忘記了各自的配偶，只覺得他們倆本來就是天造地設(shè)的一對，注定要廝守終生。與此同時，從未謀面的愛麗絲和大衛(wèi)鬼使神差地也接上了頭，他們彼此遠(yuǎn)隔千山萬水，連面也沒有見過，卻突然變得像夫妻一樣心意相通，兩情相悅。如果將故事中的4個人物換成4個粒子，分別標(biāo)作A、B、C、D，那么上述的咄咄怪事便會真的發(fā)生。假如粒子A和B相糾纏，C和D相糾纏，那么我們就可以借助儀器令B和C糾纏起來，從而導(dǎo)致相互分離的A和D之間產(chǎn)生糾纏態(tài)?！　　?/pre>








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