出版時間:2011-6 出版社:重慶出版社 作者:布賴恩?克萊格 頁數(shù):219 譯者:劉先珍
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前言
如果你認為科學是可以預測的、具有常識性的事物——也許有一點點枯燥乏味——那是因為你還沒有遇到量子糾纏。作為一種非常奇特且無處不在的物理現(xiàn)象,量子糾纏顛覆了常理,因此,本書稱其為“上帝效應”。量子糾纏無法用通常的語言加以解釋,它可在瞬間從宇宙的一端傳到另一端。有人推測糾纏是生命的來源,也可以用來解釋神秘的希格斯玻色子——上帝粒子的機理。從牢不可破的密碼術(shù)到遠距傳物,糾纏都具有巨大的應用潛力。它是科學中最奇怪的效應,然而卻很少有人聽說過它。 從前,科學似乎簡單直接。在19世紀下半葉,曾因支持進化論而獲得“達爾文的堅定追隨者”之稱的英國自然史教授托馬斯·赫胥黎將科學描述為“僅僅是經(jīng)過處理并組織過的常識罷了”。然而,在接下來的一個世紀當中科學上所發(fā)生的變革,尤其是在物理學上的變革證明他真的是大錯特錯了。 就拿量子電動力學來說吧,這個理論解釋了物質(zhì)和光的相互作用。量子電動力學是理查德·費曼在一次公開演講中描述的。理查德·費曼是20世紀美國杰出的物理學家,他被認為是活躍在科學界的少數(shù)幾個真正的天才之一。(如果你從未聽過費曼的演講,那就想象一下托尼·柯蒂斯朗讀下述語句的情景): 從常識的角度來看,量子電動力學理論將自然描述得非常荒謬。但它與實驗結(jié)果非常吻合。因此,我希望你能夠接受自然的本來面目——荒謬。 我將饒有興趣地將這種荒謬之處告訴你,因為我發(fā)現(xiàn)這讓人心情愉快。請不要封閉自己,因為你無法相信自然是如此奇特。只需聽我娓娓道來,而且我希望你在這個過程中與我一樣心情舒暢。 本書的主題量子糾纏使得費曼備受鼓舞的荒謬性和愉悅上升到了新的水平。糾纏本身就已經(jīng)非常引人注目了,但更令人稱奇的是最近發(fā)現(xiàn)的對該奇特現(xiàn)象在現(xiàn)實世界中的應用。請準備好體驗驚異和神奇吧。 深入討論 在本書成文時期,量子糾纏是一個正快速發(fā)展的領(lǐng)域,幾乎每周都有新的發(fā)現(xiàn)。如果你想更深入地閱讀,請訪問“通俗科學”網(wǎng)站:www.popularscience.co.uk,了解有關(guān)糾纏發(fā)展的專題報告及推薦的其他探索量子世界和延伸開的更寬廣的科學和數(shù)學的書籍。 我在本書中略去了參考文獻編號,以免打斷本書的流暢性。不過,從204頁尾注一節(jié)開始,我提供了引用、文獻來源及論文等詳細的參考文獻,以幫助更加深入地閱讀。
內(nèi)容概要
什么是糾纏?它是量子粒子之間的連接,是宇宙的結(jié)構(gòu)單元。一旦兩個粒子發(fā)生糾纏,當一個粒子發(fā)生變化,立即在另一個粒子中反映出來,不管它們是在同一間實驗室,還是相距數(shù)億光年。這種現(xiàn)象及其含義看起來是如此有悖于常理,以至于愛因斯坦本人稱它為“幽靈一般的”,并且認為它將導致量子論的衰落。然而,科學家們后來發(fā)現(xiàn),量子糾纏——“上帝的效應”,是愛因斯坦很少犯的—但也許是最大的—錯誤之一。在《量子糾纏》中,資深科學作家布萊恩?克萊格描述了糾纏及其歷史和應用。該書可讀性強,引人入勝,全書不含公式。布萊恩?克萊格和阿米爾·艾克塞爾的書迷們以及那些對量子的各種奇異可能性感興趣的人們,將會發(fā)現(xiàn)此書讓人愛不釋手。
作者簡介
布賴恩·克萊格,擁有劍橋物理學學位,為眾多雜志撰寫專欄、特寫和評論。作品有《無限簡史》、《科學第一人:羅吉爾·培根生平》、《光年:人類為光癡迷的離奇故事》。他的作品已經(jīng)被譯成十種語言。他和妻子、兩個孩子一起住在英格蘭的威爾特郡。
書籍目錄
序
關(guān)于艾麗斯和鮑勃的注記
第1章 糾纏的開始
第2章 量子的對決
第3章 成雙成對的光
第4章 秘密的糾纏
第5章 布利什效應
第6章 虛幻的機器
第7章 鏡子啊鏡子
第8章 奇怪啊奇怪
注釋
精選參考書目
致謝
章節(jié)摘錄
糾纏,這是一個充滿暗示的詞語。它讓人想起被無法解開的羊毛球纏住的小貓或兩個人之間復雜的人際關(guān)系。但是,在物理學中,它指的是一個非常特殊而又奇特的概念,它如此奇異、重要而且具有影響力,因此,我把它稱為“上帝效應”。一旦兩個粒子發(fā)生糾纏,不管兩個粒子處于何處,它們彼此之間仍保持著強大的關(guān)聯(lián),用這種關(guān)聯(lián)可以實現(xiàn)似乎不可能完成的任務。 若要穩(wěn)妥使用“量子”一詞,得先去掉其神秘面紗。這只不過是建立這樣一個概念:我們研究的“量子”,是構(gòu)成現(xiàn)實事物的微小能量和物質(zhì)。一般而言對于大量存在的同種結(jié)構(gòu)微粒,不管是光的光子、物質(zhì)的原子還是亞原子粒子,如電子、量子都是它們的組成微粒。 同量子打交道意味著我們研究的是某些數(shù)量固定的可測量的對象,而不是連續(xù)變化的量。實際上,量子化事物和連續(xù)事物之間的差別類似于數(shù)字信息(基于O秒和1秒的量子)和承載任何數(shù)值的模擬信息之間的差別。在物理世界中,量子通常是非常小的單元,正如量子躍遷是非常小的變化一樣——這一點與其在日常話題中的意義頗為不同。 作為本書的核心,量子糾纏現(xiàn)象正是這種令人難以理解但卻是構(gòu)成我們周圍世界的微小粒子之間的關(guān)聯(lián)。在量子的層面上,粒子可以被完全地連接起來,被連接的對象(如光子、電子和原子)就成為現(xiàn)實當中同一事物的組成部分。即使這些糾纏的粒子后來被分開到宇宙相反的兩端,它們?nèi)匀槐3种@種奇怪的關(guān)聯(lián)。一個粒子發(fā)生變化,其變化立即在其他粒子中反映出來——不管它們之間相隔多遠。上帝效應具有不確定的普遍性。 這種不受限定的關(guān)聯(lián)使得量子糾纏的應用能夠得以實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)加密中若有密碼的傳送,這種關(guān)聯(lián)可使其完全不被截獲。它在量子計算機的運行中起到基本的作用——在量子計算機中,每個比特都是單個亞原子粒子,能夠進行超出任何傳統(tǒng)計算機范圍的計算,甚至程序可在宇宙的整個生命周期內(nèi)運行。糾纏使得從一個地方向另一個地方傳輸粒子成為可能,還可以不通過兩個地方之間的空間來傳輸物體。 糾纏為隔開一定距離的兩個粒子建立了親密的連接,這種違反直覺的能力不僅我們覺得奇怪,而且物理學家也一樣覺得奇怪。阿爾伯特·愛因斯坦(A1bert Ejnstein)是直接提出糾纏無法避免的量子論科學家,他對糾纏的粒子不通過任何東西連接,卻發(fā)生遠距離的糾纏作用方式很不安。他在致同行科學家馬克思·玻恩(Max Born)的一封信中將量子論對不受空間阻隔的能力稱為“可怕的遠距效應”——如幽靈一般的遠距作用。 P1-2
媒體關(guān)注與評論
本書對愛因斯坦認為太過瘋狂、不可能是真實的現(xiàn)象,進行了生動的描述。(只有它《量子糾纏》是這樣!)” ——馬庫斯·喬恩,《宇宙下一扇門》的作者 “文本非常清楚、生動地描述了在努力理解量子世界最深層的秘密,以及將它們轉(zhuǎn)化為有用的技術(shù)方面涉及的人物和想法?!? ——喬治·柴廷,《元數(shù)學!尋找奧米加》的作者
編輯推薦
《量子糾纏》編輯推薦:讓人驚異的科學,將因其對宇宙—我們自身的描繪,讓人震驚和著迷。
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