如何用簡單易懂的語言來介紹量子物理？
如果你豎直地向上扔一個球，你能預測當球離開你的手以後的運動嗎？
當然，這很簡單。
在到達某個最高點之前，這個球將一直上升。之後它將下落，又一次回到你的手上。
你之所以知道，是因為你已經無數次目擊過這樣的事情發生。在我們的日常生活中，處處充斥著各種物理現象。
但是，假設我們去探索一個關於原子物理的問題，比如說，一個電子繞氫原子核的運動是什麼樣？一個電子繞氫原子核的運動是什麼樣？我們能依據日常的物理經驗去回答嗎？
肯定不行。
為什麼？
因為微觀系統運行的物理定律與宏觀物理的定律有很大不同。那些你每天見到或是圍繞在你身邊的物理現象，被經典力學定律所掌控著。但是，原子規模的微觀系統，則被量子力學定律所掌控。
這種量子世界被證明是個十分奇怪的地方。一個有名的思想實驗給出了一個說明量子世界奇怪的例子，
這就是薛定諤的貓！
一個實際上並不特別喜歡貓的物理學家，將一隻貓放進盒子中，並一同放了一顆炸彈，在蓋子蓋上後，有50%的機率爆炸。
除非我們我們重新打開蓋子，我們沒有辦法得知炸彈有沒有爆炸，因此，也無法知道貓是活著還是死了。
在量子物理中，我們可以說在觀測之前，那隻貓處於疊加態。既不是活著也不是死亡，而是兩種可能性的混合。每種可能都有50%的可能性。
在量子物理中，同樣的事情發生在微觀系統上，就像一個電子繞氫原子核運行，電子不是真正的繞軌道運行。而是可能出現在空間中的任何地方，只是一瞬間存在某處比其他地方有更大的可能性，並且只有在我們測量過它的位置之後，我們才可以精確的知道那個時刻它在哪。
很多現象，像是我們不知道這隻貓是死是活，直到打開盒子。
這些把我們帶入奇怪而又美麗的量子纏繞現象。
假設，現在我們有兩隻貓，在兩個不同的盒子里，如果我們對這一對貓重複「薛定諤的貓」的實驗，這個實驗的結果有四種可能：兩隻貓都活著或是都死了，亦或是，一隻貓活著一隻死了，或者反一下。這個兩隻貓的系統又存在於疊加態，每種結果都有25%的可能性，而不是50％。
但是，這裡有很有有趣的事情。
量子力學告訴我們可以去掉疊加態中的結果，即兩隻貓都活著或死去。換言之，在兩隻貓的系統中，最終的結果將總是一隻貓活著，另一隻貓死去。這個科學術語就是貓的糾纏態。
但是，關於量子糾纏有些真正吸引人的事情。
如果你在這種糾纏態中，準備兩隻在盒子中貓的系統，然後把盒子移到宇宙的另一端，實驗的結果將總是相同。一隻貓總是活著，而另一隻總是以死亡結束。儘管在觀測結果前，具體哪只貓死亡或活著是完全不確定的。
這怎麼可能？宇宙兩端的貓的狀態，是怎麼樣被糾纏的？
它們相隔太遠，根本不可能即使進行溝通！
那麼，兩個炸彈是如何策劃好，一個爆炸而另一個無恙？
你一定在想，這只是一些理論上的胡言亂語，這種事情不可能在真正的世界上發生。
但是，事實上，量子糾纏已經在真實世界的實驗室被證實了。
兩個亞原子的顆粒在疊加態糾纏，在這種狀態下，如果一個顆粒以一個方向旋轉，另一個顆粒，必定以反方向旋轉。
糾纏是量子信息科學的核心，這是一個正在發展的領域，主要是研究在我們的宏觀世界怎樣應用奇怪的量子世界的定律。譬如說量子密碼，間諜可以互相發送安全信息，或者利用量子計算去破解密碼。甚至有一天，我們可以利用量子技術進行遠距離的傳送。而且我國在量子技術的研究上，已經走到了世界的前列！
或許有那麼一天，你的貓突然不見了，放心，它只是回到了自己的喵星宇宙，那裡既沒有物理學家，也沒有盒子。
TAG:健君志科技 |