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科学家“观看”量子纠缠 突破时空限制

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【大纪元2016年03月03日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)欧洲科学家在量子物理学中取得里程碑进展:实验室中能够使光子在三维空间发生量子纠缠。也就是说,科学家突破了时空维度的限制,将微观世界的量子纠缠现象转化到我们肉眼能看见的宏观空间。

据ScienceAlert 3月1日报导,这是科学家首次透过试验直接“观看”超光速运动——量子纠缠,感知另外时空的奇妙。

日内瓦大学( University of Geneva )的瓦伦蒂娜‧维沃利(Valentina Caprara Vivoli)主导的研究小组表示,根据该技术原理,甚至可以观测发生量子纠缠的两个人的情况。

超时空的量子纠缠

虽然这项实验可以获得令人难以置信的人眼观察量子纠缠效果,但是其设计的初衷是为了探究更深层次的问题,如微观世界中量子纠缠的实际情况、以及如果在宏观世界,两个人发生量子纠缠会是怎样?

在宏观上,宇宙是人们所见的星系、星体和太空。(视频截图)
在宏观上,宇宙是人们所见的星系、星体和太空。(视频截图)

量子纠缠是一种令科学家感到非常神奇的现象,即两个量子粒子之间存在一种超越空间和时间的联系,一个粒子的状态会同时影响另一个粒子的状态而没有时间延迟或受距离制约。

具体地描述,两个发生量子纠缠的粒子即使相聚多少光年远,也会同时“分享”它们之间的存在状态。

突破爱因斯坦的光速不变理论

报导说,也许这种微观世界中的概念和日常生活现象相差太远,很难理解。这没有什么。因为即使爱因斯坦也对这种量子纠缠有点困惑。

在微观中,宇宙是人们肉眼不可见的原子、质子等各种粒子。(视频截图)
在微观中,宇宙是人们肉眼不可见的原子、质子等各种粒子。(视频截图)

爱因斯坦认为不可能存在超光速的东西,那么不受时间和空间制约的量子纠缠怎样实现信息传播的速度快于光速呢?因此,爱因斯坦根据相对论,将量子纠缠视为“空间幽灵活动”(spooky action at a distance),认为整个事情是荒谬的。

虽然物理学家几十年来否定量子纠缠的存在,但是近年世界各地的科学家们的确在多个试验中检测到发生纠缠的粒子,而且根据量子纠缠推测将来的信息存储方式发生变化,例如谷歌的“量子计算机”比我们的笔记本电脑快100万倍。

人眼所限 不能直接观看

报导说,实际上,实验室中发生量子纠缠的光子(或称光粒子)是人眼看不到的。因为,人眼的观察力实在有限,不可能看到一两个光子的运动。虽然从原理上讲,人眼基本上是一个光子检测器,但是实际上我们必须借助其他光子检测器才能在三维空间观测量子纠缠光子。

量子纠缠是指粒子之间存在的一种超越时空的关系。(视频截图)
量子纠缠是指粒子之间存在的一种超越时空的关系。(视频截图)

如果研究者反复重复使用,让越来越多的“纠缠”光子进入人眼,那么我们才能直接感受纠缠光子的情况。不幸的是,现实中的试验不是那么简单。

美国麻省理工大学的《MIT科技评论》( MIT Technology Review)解释说:“主要问题是,人眼不能检测单个光子。人眼底的视觉细胞(视杆细胞)必须受到很多光子刺激才能得到感觉。理论上讲,最少需要7个光子才能刺激视杆细胞产生视觉。实际上,人们通常看到的光子数量是成百上千。”那么,有什么解决办法?目前只能借助仪器才能做到。


(科学家解释微观世界中的量子纠缠概念)

责任编辑:林妍

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2016-03-03 1:33 AM
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