讲述科学故事,传播科学精神。@浙江科普,与科学与未来共生长。
收藏

2022诺贝尔物理学奖:遇事不决,量子力学,微观世界的魔术师

量子力学 诺贝尔奖 微观世界
都市快报

2022年诺贝尔物理学奖于北京时间10月4日17:45揭晓,获得者为法国量子力学物理学家阿兰·阿斯佩克特(Alain Aspect)、约翰·F·克劳瑟(John F Clauser)和奥地利物理学家安东·塞林格(Anton Zeilinger),颁奖理由:他们通过进行光子纠缠实验,验证了贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了量子信息这一学科。

量子信息技术近年来是物理学家的研究热点,许多专家预测该领域正处于激动人心的重大发展的风口浪尖。这可能意味着量子计算机最终可以比传统计算机更快地解决现实世界的问题。但这种新兴技术背后的概念也可能导致更敏感的医疗诊断工具或更广泛的安全通信网络。

这三位物理学家开创了早期实验,表明量子粒子可以相互联系或纠缠,这样一个随机行为与其他人的行为之间的联系比直觉上可能的要强得多。量子纠缠是许多最新量子技术进步的核心。

阿兰·阿斯佩克特在上世纪八十年年代早期,在做博士论文时,做了验证贝尔不等式的实验,后被称为阿斯佩克特实验,揭示了阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森进行的EPR思想实验的错误。

所谓“贝尔不等式”是判断爱因斯坦根据“物理实在独立于观测者而客观地存在”和“粒子间传递信息不超过光速,不存在超距作用的定域性原理”而与尼尔斯·玻尔辩论“量子力学”是否完备的标准。

而这个实验被认为:在特定的情况下,同时向相反方向发射的次级粒子,不管彼此距离多远,都能够彼此互通信息。在一方被影响而改变方向时,双方会同时改变方向。这也许会成为二十世纪最重要的实验。

这个实验还激发了一些更为“尖锐”的解释。例如,伦敦大学的物理学家David Bohm相信Aspect的发现意味着客观现实并不存在,尽管宇宙看起来具体而坚实,其实只不过是一个巨大而细节丰富的全息照片(Hologram)般的幻象。

这就提出了一个尖锐的问题:“宇宙究竟是客观现实,或只不过是幻象” ?!

其实,爱因斯坦一直对量子力学的机率解释感到不满,他曾在写给玻尔的信中提到:“量子力学虽然令人赞叹,但在我的心中有个声音告诉我, 它还不是那真实的东西……我无论如何不相信上帝会在掷骰子!”

在贝尔不等式实验之后,阿斯佩还研究了中性原子的激光冷却、玻色–爱因斯坦凝聚。

安东·塞林格教授几十年来一直积极推动中奥国际学术交流与合作。自1983年起,他与中国科学院以及中国工程院等机构长期保持着沟通和交流,并与多家单位建立密切合作关系。其中,利用“墨子号”量子科学实验卫星,他的团队合作参与了中科院主导的洲际量子通信实验,在国际上首次实现北京-维也纳两地的量子保密通信,成果入选美国物理学会评选的2018年度国际物理学十大进展。

塞林格教授尽其所能为中国学者参与国际交流与合作创造条件。2015年他组织奥地利科学院举办了发展中国家科学院第26届院士大会,中科院院长、发展中国家科学院院长白春礼等参会,促进了我国科研人员的国际交流与合作。塞林格教授受聘为中国科大、南京大学、西安交通大学的名誉教授,为中国合作培养了优秀中青年学术人才16人,并在国际一流期刊合作发表论文60余篇,帮助他们在相关领域做出了重要贡献。

除了一份独一无二的证书和金质奖章,2022年的诺贝尔奖的奖金金额设定为每个奖项1000万瑞典克朗(SEK),约640万元人民币。

截至目前,诺贝尔物理学奖已颁发过115次,其中47次授予单一获奖者,32次由两位获奖者分享,36次由三位获奖者分享。从1901年到2021年,诺贝尔物理学奖共次授予219位诺贝尔奖获得者。约翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖的获奖者。这意味着共有218人曾获得诺贝尔物理学奖。

该奖项目前共有6位华裔获奖者

1957年,李政道与杨振宁一起,因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖;

1976年,丁肇中因发现第4种夸克的束缚态—J粒子被授予诺贝尔物理奖;

1997年,朱棣文因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖 ,一起得奖的还有美国科学家威廉·菲利普斯和一法国科学家科昂·塔努吉;

1998年,崔琦因解释了电子量子流体这一特殊现象,获得诺贝尔物理奖;

2009年,高锟因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出突破性成就,获得诺贝尔物理学奖。

据人民网报道,诺贝尔物理学奖主要集中四个领域:粒子物理、天体物理、凝聚态物理、原子分子及光物理。从2015年到2020年的6年中,天体物理领域的研究成果已经4次获得诺贝尔物理学奖:除了2019年的宇宙学理论和系外行星外,还有2015年的中微子振荡(属于天体物理或粒子物理)以及2017年引力波的发现;而2020年的发现黑洞,也属于天体物理领域。

附此前十年诺贝尔物理学奖获得者名单及其贡献

2021年“对我们理解复杂系统的开创性贡献”

真锅淑郎(Syukuro Manabe)和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)“用于地球气候的物理建模、量化变异性和可靠地预测全球变暖”

乔治·帕里西( Giorgio Parisi)“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”

2020年“黑洞的发现”

罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)“发现黑洞的形成是对广义相对论的有力预测”

赖因哈德·根策尔(Reinhard Genzel)和美国科学家安德烈娅·盖兹(Andrea Ghez )“在银河系中心发现了一个超大质量致密天体”

2019年“对我们理解宇宙演化和地球在宇宙中位置的贡献”

詹姆斯·皮布尔斯“物理宇宙学的理论发现”

米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹因(Didier Queloz )“发现了围绕太阳型恒星运行的系外行星”

2018年“激光物理学领域的突破性发明”

阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)“用于光镊及其在生物系统中的应用”

热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)和唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)“产生高强度、超短光脉冲的方法”

2017年“看见引力波”

雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、巴里·巴里什(Barry C. Barish)和基普·索恩(Kip S. Thorne )“对 LIGO 探测器和引力波观测的决定性贡献”

2016年“发现新的物质形态”

戴维·索利斯(David J. Thouless)、邓肯·霍尔丹(F. Duncan M. Haldane)和迈克尔·科斯特利茨(J. Michael Kosterlitz)“理论发现拓扑相变和拓扑相物质”

2015年“中微子的质量”

梶田隆章(Takaaki Kajita)和阿瑟·麦克唐纳(Arthur B. McDonald)“发现中微子振荡,表明中微子有质量”

2014年“实现白光源”

赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和中村修二(Shuji Nakamura)“发明了高效的蓝色发光二极管,能够实现明亮且节能的白光源”

2013年“证实基本粒子”

弗朗索瓦·恩格勒特 ( François Englert)和彼得·希格斯 ( Peter W. Higgs )“一种有助于我们理解亚原子粒子质量起源机制的理论发现,最近通过欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的ATLAS和CMS实验发现此前预测的基本粒子而得到了证实”

2012年“测量和操纵单个量子系统”

塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)和 戴维·瓦恩兰(David J. Wineland)“用于测量和操纵单个量子系统的突破性实验方法”

2011年“发现宇宙加速膨胀”

索尔·佩尔马特(Saul Perlmutter)、布莱恩·施密特(Brian P. Schmidt)和亚当·里斯(Adam G. Riess )“通过观测遥远的超新星发现宇宙加速膨胀”

橙柿互动 金弘彬 房婧怡 综合报道

评论
无限探索者
少师级
这三位物理学家开创了早期实验,表明量子粒子可以相互联系或纠缠,量子纠缠是许多最新量子技术进步的核心。
2022-10-04
大伟⛹🏻‍♂️
少傅级
物理学家通过进行光子纠缠实验,验证了贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了量子信息这一学科。
2022-10-04
科普,生活
贡士级
《九日齐山登高》【唐】杜牧江涵秋影雁初飞,与客携壶上翠微。尘世难逢开口笑,菊花须插满头归。但将酩酊酬佳节,不作登临恨落晖。古往今来只如此,牛山何必独沾衣。
2022-10-04