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没有一个公式的量子物理科普书 《光子之舞》:来自诺奖得主的礼物

2024-04-12   科技日报   阅读量:109

    【字里行间】

    ◎王袭美

    近日,2022年诺贝尔物理学奖获奖者之一安东·蔡林格带着他首部中文科普译作《光子之舞》,与中国科学院院士潘建伟、北京理工大学教授尹璋琦,开展了一场关于量子信息的对话。安东·蔡林格在《光子之舞》一书中,介绍了量子信息这一激动人心的科学突破始末。

    爱因斯坦最广为人知的成就是提出相对论,但令他获得1921年诺贝尔物理学奖的,是他提出的光量子假说。这成为量子力学的基本概念之一。尽管如此,由于对量子力学理论基本框架并不满意,爱因斯坦还是开始质疑量子力学本身的完备性。他和两位同事在1935年发表的一篇著名论文中用“定域实在性”对量子纠缠进行了解释。这与尼尔斯·玻尔等人坚持的“量子力学非定域性”完全不同。

    尽管两种观点完全不同,但都能够解释量子纠缠观测结果的关联现象,因此这一争论长时间停留在哲学层面。一直到将近30年后的1964年,北爱尔兰物理学家约翰·贝尔提出了贝尔不等式,才提供了通过实验检验这两种观点孰是孰非的可能。

    从20世纪70年代起,以安东·蔡林格教授等3位诺奖得主为代表的物理学家们开展了大量实验,越来越严格地验证了对贝尔不等式的违背,从而证明了量子力学的正确性。他们也因此获得2022年诺贝尔物理学奖。

    潘建伟认为,诺贝尔奖是为了表彰安东·蔡林格在物理学领域作出的两大贡献。首先是认可他对纠缠光子实验的贡献,该实验证明了贝尔不等式的违背。同时表彰了他在量子信息科学领域的先驱性工作。安东·蔡林格是领军人物,是对量子信息技术这个新兴领域最具影响力的科学家之一。

    潘建伟谈到自己格外欣赏这本科普书的原因:“全书没有一个公式,这是本书最为精彩之处。有些科学家会在自己的书中列举很多公式,但在安东的书中,一个公式都没有。”的确,许多科普书做到了“科学”但不够“普及”,繁杂的公式常常把非专业人士阻拦在知识的大门外。

    潘建伟还进一步解释:“安东在阐释事实和基本假设方面真的非常精通,这是我们所有的老师、所有的物理学家都应该学习的。对我来说,没有公式我就很难讲清楚我的基本理念,我不知道如何用语言来解释。但渐渐地,现在当我再作演讲的时候,我也开始尝试用更少的公式来更好地表达我的想法。”

    潘建伟回忆起很多年前,他刚到奥地利作演讲时,安东·蔡林格对他说:“建伟,你要演讲的话题很重要,但在你讲过之后,话题似乎不那么重要了。”这让他体会到了语言的呈现或信息的传达非常重要,这也是他自认一生都应该向安东学习的东西。

    安东·蔡林格说,《光子之舞》这本书不仅面向某些专业人士,更面向那些对纠缠现象感兴趣、想要一探究竟的普通读者。

    潘建伟说:“《光子之舞》这本书揭示了量子力学及应用的大部分秘密,年轻人在读这本书时会发现很多乐趣,所以我强烈推荐他们去读这本书。我确信很多人会喜欢这本书,并且未来将有更多科学家加入我们的领域。”

潘建伟
中国科学院院士
发展中国家科学院院士