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一、MM实验 1886年， 美国物理学家阿尔伯特·麦克尔逊 和爱德华·莫雷 进行了物理学史上赫赫有名的 “MM”实验， 证明了两件事： 第一、以太物质并不存在，光可以在真空中传播； 第二、光速在任何情况下都是不变的。 爱因斯坦用狭义相对论解释了这一现象： 高速运动的物体， 时间流速会变慢， 体积会缩小。 正因为时间和空间存在这样的弹性， 无论你在什么状况下见到的光， 在真空中的速度都是每秒30万公里。 真空中的光速是一切物体运动速度的极限， 世界上不存在“超光速”的运动物体和信息传输， 这就是爱因斯坦相对论的基石！ 二、EPR实验 量子力学诞生以后， 爱因斯坦对代表量子力学主流思想的哥本哈根诠释 完全无法接受。 因为哥本哈根诠释的概率解释和测不准原理， 直接击碎了经典物理学的决定性和因果性； 测不准原理和互补原理， 击碎了经典世界的客观现实性！ 于是爱因斯坦与他的两位同事波多尔斯基和罗森， 于1935年提出一个 名为“epr”（三人姓名的首字母）的思想实验： 制备a、b两个粒子的“圆”态， 使它们在这一状态中的某个性质相加等于零， 再将它们在空间上分开很远， 随后测量粒子a的这个性质， 当测得a是“上”的时候， 如果测量者立刻就知道b是“下”， 就证明哥本哈根诠释是正确的。 在爱因斯坦看来， epr思想实验是不可能实现的。 但结果发现： 处于量子纠缠态的两个粒子居然真的具有超时空关联！ 它们无论相隔多远， 一个粒子的量子态确定时， 另一个粒子的量子态也瞬间确定。 爱因斯坦的实验表明， 超光速的信息传输确实存在！ 事实上， 超光速的运动速度也是存在的， 电子表面的旋转速度就快于光速！ 那么， 超光速与相对论的矛盾， 就让它成为另一个“哥本哈根诠释”吧。 三、量子科技 直到19世纪80年代， 经典物理学发展到相当完美的地步， 以致人们以为这就是物理学的终点。 然而到了19世纪未， 科学深入到微观领域， 许多物理现象无法解释， 人们不得不提出新的假设。 1900年德国物理学家(普朗克) 首先提出了量子力学的假设， 用电磁辐射和吸收能量量子化理论， 成功解释了黑体辐射问题。 1905年爱因斯坦在普朗克假设的基础上， 提出了光量子假设， 圆满解释了光电效应问题。 1907年爱因斯坦又把能量不连续的概念 应用到固体中的原子振动上， 较好地解释了， 低温下固体的比容热问题。 1923年法国物理学家布罗意 在爱因斯坦波粒二象性的启示下， 提出了微观粒子波粒二象性的假设。 奥地利物理学家薛定鄂， 发现了物质波的运动规律——薛定鄂方程。 从此， 量子力学就发展起来了。 20世纪40年代， 第一次量子科技革命爆发， 催生了原子弹、半导体晶体管、激光器等重要成果。 上世纪末以来， 第二次量子科技革命在信息技术领域兴起， 催生了量子通信、量子测量、量子计算等创新成果。 特别是量子计算， 有望颠覆人类目前使用的电子计算机， 在运算效率上将经典超级计算机甩在身后。 2022年诺贝尔物理学奖， 授予法国科学家阿兰·阿斯佩（alain aspect）、 美国科学家约翰·克劳瑟（john f. clauser） 和奥地利科学家安东·塞林格（anton zeilinger）， 以表彰他们为量子纠缠实验、 证明违反贝尔不等式和 开创性的量子信息科学所作出的贡献。 量子科学应用价值巨大。 利用量子叠加态原理， 可以进行量子保密通信。 量子通信与经典通信不同， 不但有信号0和1，还有0+1、0-1等量子叠加态， 一旦被窃听， 量子叠加态就会受到扰动， 有可能“塌缩”成另一种量子态， 通信双方就能立即察觉。 2016年8月， 我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射成功， 实现了星地之间1000公里级量子纠缠、密钥分发及隐形传态。 “墨子号”还实现了中国和奥地利之间 长达7600公里的洲际量子密钥分发， 并利用共享密钥完成了加密数据传输和视频通信。 这项成果为未来构建全球量子通信网络奠定了基础。 与量子通信相比， 量子计算是一个更热门的前沿科技领域。 根据量子叠加态原理， 一个粒子可以既处于“0”又处于“1”的状态， 两个处于叠加态的粒子发生量子纠缠后， 就会有4种状态（2的2次方）。 如果100个粒子发生量子纠缠， 则会出现2的100次方种状态。 如此海量的状态， 可以让量子计算机拥有超强的并行计算能力。 |
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