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第1章 平行时空

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而正如玻尔所预言的那样,当科学家成功捕捉到光子的运动轨迹时,屏幕上的波纹竟悄然隐去;而当屏幕上的条纹清晰显现时,原子“狭缝”的振动数据却变得模糊不清,再也无法还原出单个光子的路径。或许,爱因斯坦所寻找的那种“两全其美”的观测方式,在自然的根本法则中并不存在。

从这个实验来看,似乎爱因斯坦真的输了,然而这场跨越百年的争论,真正的价值远不止于胜负。爱因斯坦的深刻质疑与玻尔的革命性构想,共同为人类打开了一扇认知微观世界的大门。

如今,我们得以利用微观粒子的“双重身份”,正在建造计算能力颠覆想象的量子计算机,利用量子纠缠的“魔法”,打造安全的量子通信网络。百年前“光的谜题”,正指引我们走向一个算力超群、通信无忧、感知极致的量子未来。”】

2013年,北京一所普通高中的物理课上,青年时期的晁璟岩正坐在椅子上,专心致志地听着物理老师的授课。只见讲台上站着一位头发稀疏,银框眼镜的中年男士,正在滔滔不绝的讲着:“双缝干涉这个著名的物理试验,即,在一束相干光通过紧密排列的两条狭缝后,屏幕上会出现明暗相间的干涉条纹,这种现象表明光是具有波动性的。

“ 举个比较好理解的例子:你站在岸边,向平静的湖面上先后丢出两颗石子,水面上会激起两个涟漪,荡漾出水波纹,两个水波纹相遇撞在一起后会相互叠加、相互干涉;而当单个光子逐个通过缝隙时,累积的结果仍然是水波纹状的干涉图样,说明单个光子也会自己与自己进行干扰、叠加,这揭示了微观粒子的个体是同时具备波粒二象性的。”

转眼来到了大学毕业后的日子,晁璟岩在国外留学时的一节专业课上,教授正在耐心的讲解着:“………但若当实验者安装了一个微观观测的摄像头,想要去观测粒子的运动路径时,结果竟然诡异的不再出现水波纹样的干涉图样,说明了此时单个粒子不在自己与自己进行干扰叠加,而是沿着路径直接穿过缝隙,从而出现的是两条竖直的光斑。 ”

“通俗的做个比喻:假设在一面白色的高墙前,安装了一扇带有两条竖缝的木门,接着一个人用一把“粒子”手枪沿着木门的竖缝从下到上一次次的扣动扳机,射出一列列的“粒子”子弹。

你一定会认为:打开门后墙面上一定会是沿着竖缝一样的两条竖向弹痕对吧?但结果竟是墙面上出现类似一大片水波纹似的明暗条纹,这便是波的干涉。

接着他为了观测子弹的运动轨迹而在旁边架设了一台观测摄像机后,诡异的事情发生了:只要摄像机开着,同样完成射击后,墙面上竟然又变成了与竖缝一样相同的两条竖向弹痕,而关闭摄像机后,墙面上又变成了一大片水波纹状的明暗条纹。而倘若每次试验仅射出一个粒子时结果也同样如此。

就好像粒子再戏耍你一样:当你不看它时,它就调皮的像水波一样四处乱窜;而当你偷看、观察它的时候,它便悄悄地按照你所预想的结果规矩的展示给你,毫无异常。观察的动作会导致结果的不同,这便是波函数的坍缩—《哥本哈根解释》。

“就好比说当你的孩子正在书房学习,你端着水果轻轻的敲着门并得到孩子允许后进入了房间,你看到他正在写着作业,用心地。但,也有可能在你推开门之前或离开房间后,他正在玩着游戏,用心地。” 教授突然表现出的一副可爱模样和有趣的声调,引得学生们哄堂大笑。

“引申到量子力学。我们都知道微观粒子,是构成这个世界一切物质的最小颗粒。你所看到的比如公路上的汽车,你面前的水杯、桌椅,你所拿着的课本、钢笔,以及你的宠物小猫、小狗等等均是宏观世界的一部分,而他们则无一不是由一个个极其小的微观粒子所组成的,就好比是构成一幅美丽图像的一个个微小的像素。”

“那如果我们深入地进行猜想,生活中目前我们所看到的一切,是否仅仅是当我们动物或某一个设备如监控等在注视或观察它的时候,它才会以我们所预想的样子安静的出现在我们面前?而当没有任何一个人或设备观察它时,它是不是反而会呈现出不同的样子?或有或无、或生或死?那么此时我们一定会想到一个著名的猜想,“ 薛定谔 ”。

“没错,就是薛定谔的猫。”

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