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愛因斯坦與量子物理的「纏結」

2024-02-08科學

書籍:不可能的實在-量子纏結史話

著:程鶚 出版:清華大學出版社

2022年諾貝爾物理學獎授予阿斯貝克特、克勞瑟和塞林格,獎勵他們關於纏結光子的實驗,奠定了貝爾不等式的違反,也開創了量子資訊科學。再次將「量子纏結」帶到了公眾面前,也讓我想起了上個世紀現代物理學的黃金時代。

愛因斯坦

印象中愛因斯坦是「反對」以玻爾為代表的量子力學哥本哈根學派的,並在生命的最後幾十年一直持續著論爭,不過「量子纏結」這個詞卻是源自愛因斯坦了。是薛定諤作為愛因斯坦的知音,系統的總結了那時量子力學所處的現狀和面臨的挑戰,並為愛因斯坦描述的那種可以超越空間距離、因「鬼魅般超距作用」而不可分離的狀態賦予一個形象的名稱:「量子纏結」

玻爾

當愛因斯坦離開世界的幾十年間後,「量子纏結」等奇葩的假想開始被實驗所證明,我們也開始重新認識愛因斯坦....

讀【不可能的實在】,就像看一幕幕科學大戲,主角就是愛因斯坦、玻爾還有那些天才們,全書以時間為主線,以人物為焦點,將科學事件有機的串聯起來

愛因斯坦關於量子物理的貢獻

1905年是26歲的愛因斯坦「奇跡年」,他接連發出四篇論文,「光電效應」、「布朗運動」、「狹義相對論」、「質素能量等價」四篇劃時代的論文奠定了他在科學史上的地位,率先提出了「光的量子性」

隨後愛因斯坦進一步拓展了量子的適用領域,將量子概念從電磁波推廣到原子振動、熱力學,揭開了一個新的科學序幕。愛因斯坦的能量子不僅有一定的能量,還同時有一定的動量。這便與電子、原子等無異,是一個實實在在、物理的粒子。

愛因斯坦與玻爾的「相愛相殺」

兩人同一年獲得諾貝爾物理學獎,愛因斯坦是補發的,玻爾則是22年正式的評選的。

初次當愛因斯坦聽到玻爾的氦離子光譜的結果時,贊嘆「那這就是最偉大的發現之一」

當1915愛因斯坦在量子領域,第一次明確了光子同時擁有能量和動量的粒子特性,利用 玻爾的原子模型 從原理出發推匯出普朗克定律,並開啟了現代光學的新視野。

後來,玻爾沒有接受愛因斯坦的光子概念,愛因斯坦也沒有接受他的互補原理,他們曾經因為爭辯而錯過兩趟車,此後他們回避彼此,直到原子彈的誕生,讓他們有了共同話題

索爾維會議

名場面是索爾維會議上的 「決戰量子之巔」 ,玻爾兩屆都挫敗了愛因斯坦,量子力學好像已經勝券在握了,只是他們並不能體會愛因斯坦對量子概念的獨特的情結。

愛因斯坦後來真的變成一個「老古董?

愛因斯坦一直堅持自己的「上帝不會擲骰子」的觀點,但也會對費曼說,「也許我已經贏得自己犯錯誤的資格了」;雖然他時科學上的獨行俠,但是他也會很認真的對待年輕人玻色和德布羅意,發現其論文中的精華,並給予無私的幫助;對於觀點不同的海森堡,也會真誠指出

「去跟玻爾幹吧,你不會後悔的」

在男孩的物理學時代,我看的愛因斯坦依然是個老男孩,可以是」永遠年輕,永遠熱淚盈眶「....

哥本哈根的【浮士德】

作為一部包含了 科學背後故事 的史話,其中還有很多非常有意思的地方

比如:愛因斯坦的工作是走了後門得到的,他的論文發現比妻子米列娃和孩子更重要。

是好友貝索幫愛因斯坦完成論文中建議他刪除了批駁普朗克的內容,為他爭取到一位朋友普朗克。

海森堡

海森堡在博士論文答辯的時候受到「刁難」落荒而逃

歐本海默是如何被選作洛斯阿拉莫斯的負責人的

......

寫過愛因斯坦傳和玻爾傳的作家亞伯拉罕·派斯感慨:「他談相對論時頗為超然,而說起量子就滿懷激情。」在他生命的最後時刻,依然在思考著那個想了50年的答案「光量子是什麽?」

如果將統一場論,反對量子力學等視為他的「錯誤」,不如說是他的一種局限性。就像書中參照了哲學家萊辛的話,「對真理的追求比對真理的擁有更為可貴。」

劇照愛因斯坦

量子物理的探索不會停步,從那時到現在,直至未來,以量子纏結為根基的各種量子通訊、量子電腦等都在發展中

量子纏結的現在就在你的身邊,哪怕距離很遠.....

致敬,愛因斯坦、玻爾還有那些與科學不斷「纏結」的天才們!