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00008版:前沿周刊·大家

什么是量子物理

  ■ 王建宇

  经典物理讲“确定性”。比如牛顿力学里,只要知道一个球的初始速度和位置,未来每一秒它在哪、跑多快,都能精确算出来。但霍金说,哪怕坚信一切皆注定的人,过马路时也要左右看看——因为现实世界里,总有些“偶然”冒出来。

  量子物理讲的,正是这份“偶然”。

  1900年,普朗克发现能量不是流水一样连续变,而是一份一份“跳”上去的,他管这叫“量子”。爱因斯坦更进一步,用光电效应证明光本身就是一颗颗“光子”。于是那场持续百年的争吵有了答案:光既是粒子,也是波。后来人们明白,不光是光,原子、分子乃至万物,到最微观处都是“一份一份”的。

  量子有两条最反直觉的规矩:一是“不可克隆”。量子信息不能被完美复制,就像玩综艺节目里“传声筒”游戏,一句话传着传着必然出错。正因如此,用它传密钥才绝对安全,谁偷听,谁就会留下痕迹。二是“纠缠”。举个例子,把一对手套中的一只寄北京、一只寄广州,发货时你根本不知道哪只是右手手套,可只要广州那边的人一拆开“是左手”,北京那只瞬间就确定是右手——哪怕相隔千里。爱因斯坦讽刺这是“遥远的诡异互动”,但实验最终证明:他说对了公式,却错了直觉。

  量子不是玄学,它是现代科技的地基:没有它,就没有电脑、激光、卫星原子钟,更没有“墨子号”在千公里太空完成的天地量子实验。物理学家从“把什么都算准”,走到“学会和概率做朋友”,这恰恰是科学最迷人的转身——世界不只有确定的轨道,还有一扇门,必须打开看一眼,才知道通向哪里。

  (本报记者 谢丹颖 整理)