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爱因斯坦与量子物理的「纠缠」

2024-02-08科学

书籍:不可能的实在-量子纠缠史话

著:程鹗 出版:清华大学出版社

2022年诺贝尔物理学奖授予阿斯贝克特、克劳瑟和塞林格,奖励他们关于纠缠光子的实验,奠定了贝尔不等式的违反,也开创了量子信息科学。再次将「量子纠缠」带到了公众面前,也让我想起了上个世纪现代物理学的黄金时代。

爱因斯坦

印象中爱因斯坦是「反对」以玻尔为代表的量子力学哥本哈根学派的,并在生命的最后几十年一直持续着论争,不过「量子纠缠」这个词却是源自爱因斯坦了。是薛定谔作为爱因斯坦的知音,系统的总结了那时量子力学所处的现状和面临的挑战,并为爱因斯坦描述的那种可以超越空间距离、因「鬼魅般超距作用」而不可分离的状态赋予一个形象的名称:「量子纠缠」

玻尔

当爱因斯坦离开世界的几十年间后,「量子纠缠」等奇葩的假想开始被实验所证明,我们也开始重新认识爱因斯坦....

读【不可能的实在】,就像看一幕幕科学大戏,主角就是爱因斯坦、玻尔还有那些天才们,全书以时间为主线,以人物为焦点,将科学事件有机的串联起来

爱因斯坦关于量子物理的贡献

1905年是26岁的爱因斯坦「奇迹年」,他接连发出四篇论文,「光电效应」、「布朗运动」、「狭义相对论」、「质量能量等价」四篇划时代的论文奠定了他在科学史上的地位,率先提出了「光的量子性」

随后爱因斯坦进一步拓展了量子的适用领域,将量子概念从电磁波推广到原子振动、热力学,揭开了一个新的科学序幕。爱因斯坦的能量子不仅有一定的能量,还同时有一定的动量。这便与电子、原子等无异,是一个实实在在、物理的粒子。

爱因斯坦与玻尔的「相爱相杀」

两人同一年获得诺贝尔物理学奖,爱因斯坦是补发的,玻尔则是22年正式的评选的。

初次当爱因斯坦听到玻尔的氦离子光谱的结果时,赞叹「那这就是最伟大的发现之一」

当1915爱因斯坦在量子领域,第一次明确了光子同时拥有能量和动量的粒子特性,利用 玻尔的原子模型 从原理出发推导出普朗克定律,并打开了现代光学的新视野。

后来,玻尔没有接受爱因斯坦的光子概念,爱因斯坦也没有接受他的互补原理,他们曾经因为争辩而错过两趟车,此后他们回避彼此,直到原子弹的诞生,让他们有了共同话题

索尔维会议

名场面是索尔维会议上的 「决战量子之巅」 ,玻尔两届都挫败了爱因斯坦,量子力学好像已经胜券在握了,只是他们并不能体会爱因斯坦对量子概念的独特的情结。

爱因斯坦后来真的变成一个「老古董?

爱因斯坦一直坚持自己的「上帝不会掷骰子」的观点,但也会对费曼说,「也许我已经赢得自己犯错误的资格了」;虽然他时科学上的独行侠,但是他也会很认真的对待年轻人玻色和德布罗意,发现其论文中的精华,并给予无私的帮助;对于观点不同的海森堡,也会真诚指出

「去跟玻尔干吧,你不会后悔的」

在男孩的物理学时代,我看的爱因斯坦依然是个老男孩,可以是」永远年轻,永远热泪盈眶「....

哥本哈根的【浮士德】

作为一部包含了 科学背后故事 的史话,其中还有很多非常有意思的地方

比如:爱因斯坦的工作是走了后门得到的,他的论文发现比妻子米列娃和孩子更重要。

是好友贝索帮爱因斯坦完成论文中建议他删除了批驳普朗克的内容,为他争取到一位朋友普朗克。

海森堡

海森堡在博士论文答辩的时候受到「刁难」落荒而逃

奥本海默是如何被选作洛斯阿拉莫斯的负责人的

......

写过爱因斯坦传和玻尔传的作家亚伯拉罕·派斯感慨:「他谈相对论时颇为超然,而说起量子就满怀激情。」在他生命的最后时刻,依然在思考着那个想了50年的答案「光量子是什么?」

如果将统一场论,反对量子力学等视为他的「错误」,不如说是他的一种局限性。就像书中引用了哲学家莱辛的话,「对真理的追求比对真理的拥有更为可贵。」

剧照爱因斯坦

量子物理的探索不会停步,从那时到现在,直至未来,以量子纠缠为根基的各种量子通信、量子计算机等都在发展中

量子纠缠的现在就在你的身边,哪怕距离很远.....

致敬,爱因斯坦、玻尔还有那些与科学不断「纠缠」的天才们!