量子(1)

    也不记得是哪一天了,我边开车边听新闻,新闻中说我国正在进行发射量子通信试验卫星。“量子”这个词太熟悉了,记得当年在学校里学习过,那时听量子力学课基本以睡觉为主,作业以抄袭为主,考试以偷考为主,转眼二十多年过去了,所有在学校里听说过的名词已然忘却大半,能记住的也就是物理学的几大分支,什么理论力学、电动力学、热力学,还有就是这个量子力学了。

    在三月份我给自己列了个读书计划,要读十本名人传记:牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦、伽俐略、狄拉克、玻尔、普朗克、费曼、法拉第和薛定谔,四个月下来,我才读了前面四个人的,可见我并不是个言行一致的人,暑假来了,这个任务总得完成。一方面因为量子通信太有意思了,另一方面近代最伟大的十名物理学家中有五名跟“量子力学”有关,狄拉克、玻尔、普朗克、费曼和薛定谔。好了,不扯得太远了,直接进入正题,先介绍一下量子。

      量子?什么鬼?

      有很多量是不能连续分割的,形象一点,看能不能了解一点:

      我们趴在桥头看水流,孔子看到的是“逝者如斯夫,不舍昼夜”感慨生命之短暂,光阴之荒芜。而物理学家看到的想到是什么呢?这个水哗哗地流走,水是由什么组成的?一江春水可以分成半江春水,可以分成很多滴水,可以一直无限分下去吗?不行,不行,不能无限地分下去,分到水分子完事了,如果一定再分,好吧,死给你看。也就是说,水是可以量化的,如果闲得慌,水是可量化的,可以一个一个分子数下去的,这就是量化。“量子化”指其物理量的数值是特定的,而不是任意值。例如,在原子中,电子的能量是可量子化的。在经典物理学中,能量是连续的,但这样的理论却遇到了许多困难,普朗克提出了能量也是一份一份的,称为“能量子”,这一理论成功地解决了辐射问题,从而奠定了其在物理学界的地位,也开创了量子学说。

      好象也没什么意思,是吧?看一看“量子”的神奇:量子纠缠。

       量子纠缠是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。形象化一点,两个心有灵犀的恋人,相隔万里之遥,也没有什么现代通信,一个笑了一下,另一个人在同时也会心地笑了一下,它们的动作完全相同,这就是量子纠缠,让人感到匪夷所思。因此爱因斯坦将这称之为“ 鬼魅似的远距作用”。记得在电影中《西游-降魔篇》中看到过这么一个桥段,将两张“听话符”分别粘在两个人的身上,他们就可以做完全一样的动作,丝毫不差。当然电影中出了差错,所以很搞笑,但量子纠缠好象就是这么回事。这有什么作用呢?用于通信,就可以达到完全保密呀。

      当然,这其中的道理相当深奥,别说一个普通人,就是大学里讲授物理学的教授,恐怕也是很多人说不清呀。

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