• 12月23日 星期一

科学家喜欢搞科研的第一个要素,就是年少时他们产生了科学的兴趣

在美国的科尔盖特大学里,有这样一处恩里克▪加尔韦斯教授研究量子力学的实验室平台,这处实验室规模大约可以放上两辆小轿车大小车库般的空间;就像大多数的普通民众家庭中的车库一般,在恩里克▪加尔韦斯教授的这处实验室里却塞满了很多量子力学方面的科学研究仪器。

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美国纽约科尔盖特大学

在他的这处实验室里,沿着一侧实验室墙壁边上放置了一个工作台,其工作台桌面上已经堆满了量子力学研究实验上的各种工具以及各类已经失修的电子元器件等;当进入到这处车库般大小的实验室时,首先引入我们眼帘的便是实验室左边平台上,放置了一台我们日常生活中最为常用的饮水咖啡壶的装置,这件咖啡的饮水装置大概就是我们当今时代所有科学家们在各自的工作单位中最为标椎的配置。

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咖啡饮用装置

看着这处实验室中间的区域上,两座达到工业强度级别的钢制平台,其中一座平台上还放置了一对激光光具座科研实验的装置,就好像我们生活中所遇见过的每个餐厅里,体积大小相同的餐桌一样,有些凌乱但却是整齐有序着摆放着各种物品;在这些实验的平台上,还钉着一些带有小孔样式的木板子结构,这些小木板的结构就是为了装上他们在实验研究中,所经常用上的镜子、棱镜、透镜以及各种与科研工作息息相关的滤光片的设备等等。

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物理实验室

这个实验室就如恩里克▪加尔韦斯教授所说的那样:“在这里我感觉就像是一个天天在玩着无数遍积木玩具的乐园。”

所以,通过恩里克▪加尔韦斯教授的幽默中,我们可以发现他是一个在科研工作上,敦厚奇异思维敏捷的秘鲁人,尤其是他那自身的面孔长相,却与一位美国的喜剧家、演员、政治家与作家的阿尔▪弗兰肯本尊极为相似。

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积木

如果要说在现代物理科学与量子力学的研究上,我们其中的某个人愿意承担起向世人展示量子纠缠的研究重任的话,那么这个人无疑非恩里克▪加尔韦斯教授所莫属,当然这其中还包括了我们国家的潘建伟教授。

众所周知,在量子力学的理论中,“量子纠缠”的现象就是一个现代物理学上,许多科学家们所梦寐以求需要获得到与观察到那个最为著名的非定域性的自然科学现象;但是对于“量子纠缠”的本身观点来说,爱因斯坦觉得这个理论就更像是一个幽灵一般,让人们总会能够产生一种不祥的预感。

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“纠缠”一词就是取自与我们年轻人当中谈情说爱中的浪漫纠缠之意;一种特殊的且还有一些潜在麻烦的语义;比如在物理科学上,两个粒子之间彼此纠缠在一起的现象,就是说明了“纠缠”并不只是字面意义上我们所理解的那样一层含义,就好像我们生活中一个毛线的线团模型,使得两个粒子之间在类似线团的模型里相互缠绕在一起,使之两个粒子之间都有着一种超越过空间的特殊暧昧的关系。

假使如果生成偏转与测量出一种并不是一般手电的光束,那么这就是一种相互纠缠彼此运动的光子所自然形成的光束,你在这道光束中就有可能会看到这种“纠缠”的物理学效应。

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这种“纠缠”的物理学效应,其实就是一个美国早年的实验研究的版本;在上个世纪70年代时期,位于美国伯克利与哈佛的两所大学中,最早做出来了这种量子相互“纠缠”的物理学实验;其中,在这些著名的大学学府里,都有着一群像天才一样的疯子科学家们,运用着一些他们各自非常奇怪复杂的科学仪器,都是通过一个滚烫的炉子、一组透明的玻璃窗格与一架还在滴滴作响之中的电子打字机,实验着各种有关量子纠缠方面的物理学研究。

就如同前面恩里克▪加尔韦斯教授的实验室里那样,利用上一些激光器与光学纤维的科研仪器,让这些研究量子科学的装置实现最小化,以便于将这些科研仪器可以放进课堂里的讲桌上,供学生们作研究与学习使用。

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激光器

在现代的时期里,我们通过电视上所见过的大多数物理实验室的画面上,看到的那些穿白大褂的人们会让我们以为,这些科学家们都是发自内心的去喜欢捣鼓着这些乱七八糟小器具的机械师一样,很容易的被这些酷酷的仪器设备玩意所迷住,这个感觉正如同我们很容易被宇宙的神秘性所吸引一样,内心充满了兴奋且好奇满满。

曾经在新加坡的一家量子技术中心里,一位实验物理学家曾在他的自传中这样写道:当第一次进入到实验室中的学生们,初次来到实验室时,都必须要经过一个小小的测定试验;而这个小小的测定试验里,实验室的负责人并没有在其中加入过任何的一道物理学题目,就是一个让他们每个人讲科学故事的简单内容;当然,在这个讲述科学故事的环节里,其中就有一个非常简单的要求,那就是需要学生们每个人都讲述出一个自己小时候,曾在家中如何拆掉的人生中第一个电器的情节,然后在他们各自的家人们发现之前又是如何将这个电器组装回到原来状态的简单要求。

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但是,通过科学家们的统计,在这些学生之中,有许多的人都选择了第一个拆掉的是洗衣机的选项。对于这个统计结果让学生的老师们都感到非常的不可思议,究竟洗衣机中隐藏了什么样的魅力,能够让这些学生们都选择去第一个拆解掉它的原因。

这个问题对于恩里克▪加尔韦斯教授而言,就好像他的童年时期非常喜欢化学,以及那些各种各样爆炸玩意上最有共同的感受;因为他生长在秘鲁首都利马的一个中产阶级的社区里,小时候经常与他的玩伴们一起尝试着制作出火药来满足自己的好奇心;不过,最后他们竟然还是做成了一个威力非常小且只会冒烟的小玩意,这个小玩意爆炸朱来的效果完全就是和我们过年过节时放的鞭炮一样差不多。

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“我们这些实验室里的小玩意,显然是要比那些会爆炸的东西更有意思,虽然有些时候我们的物理实验有些危险。”恩里克▪加尔韦斯教授回忆起往事后,对着眼前的实验室如是说。

当然,恩里克▪加尔韦斯教授曾经还称赞自己几乎是在偶然的时间里,成为了一名研究非定域性的物理学家;与当时的科学界上绝大部分的物理学家们一样,他当时也是对非定域性的物理现象产生了很多好奇的认识。

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量子纠缠

在20世纪90年代后期,恩里克▪加尔韦斯教授所在的学校里,一个学校的领导带着一个具有戏剧性的新闻来到他的办公室中,对着他讲述到奥地利的一位物理学家安东▪塞林格在他的实验室里,通过量子纠缠的方式把一颗粒子的物质,从一个地方瞬间传送到了另外一个地方上的新闻报道。

“瞬移?!”这个词语在好莱坞的《星际迷航》中曾多次出现过,这个让科学家们听到了都会瞬间感到精神一振的词语,又一次对量子力学的研究带来了希望;尽管,恩里克▪加尔韦斯教授对奥地利的塞林格团队们所做出的第一个光子物质传送瞬移的传递实验,而不是一整个传送一艘宇宙飞船的空降师一样,让他感到嗤之以鼻;

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瞬间传递与虫洞

但是,就是这样一个突如其来的新闻消息,也足以让恩里克▪加尔韦斯教授感觉到很“酷”,因为他认为这个实验的意义上,要比起那个会冒烟的炸弹而言,对整个量子力学的探索研究产生了一个丰碑似的意义,这个意义要比会冒烟的那颗炸弹来的还要直截了当。

假设,在我们的日常生活中,你想把一个类似于光子的物质从实验室的左边区域瞬移到右边区域,那么你首先就得需要准备好瞬移的传送器装置,再者也就是要生成一对彼此纠缠之中的光子物质,并且还要把它们都分别安放在实验室的两边;

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于是这样一来,你就可以把你所要传送的光子物质拿出来,让它与自己左边上的粒子产生一种相互交流的作用,使得原来这两个还在纠缠之中的粒子之间,拥有了一个特殊的纽带连接关系,使得右边的粒子物质立即感受到了来自光子物质的相互交流运动的信号,让粒子的物质允许光子在其右边重新构建出另一个属于光子的物质。

当然,这个观点在我们现代的科学界上,有些科学家们就此非常的质疑着这个量子纠缠之间,相互运动的问题不算是真正意义上的“瞬移”观点;同时,他们还认为这个量子纠缠的过程就像是一个“盗用身份”的运动模式,;从实验者那里剥夺了左边的粒子性质外,将这些性质的粒子都推到了实验室右边的粒子区域上,这样的结果就会产生那个粒子会在短时间里拥有了以上所有粒子物质属性的结构总和,因此,这两组性质相同的粒子就等同于是一个粒子所有的全部物质结构的属性。

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