科學家發現量子糾纏“太極圖”

打印機版 | 【投稿／反饋】

兩個糾纏光子的全息圖像的重建。 （圖片來源：Nature Photonics 、 Zia 等人）

文：莫心海

宇宙的浩渺對人類永遠是個迷，無從知道其實質。現代天文學所認識到的只是用現代高科技捕捉到的天體在人類空間能觀察到的變化瞬間，科學家抓住這一刻的觀測數據，提出理論，假說，象盲人摸象，難以窺探到整體和其本質所在。如果只在人類這個空間去探索宇宙的奧秘，終歸是竹籃打水一場空。希望讀者從現代天文的發現中，能思考宇宙、人體、生命的真正意義何在。

量子力學是現代物理學最重要然而也是最神秘的學科，雖然獲得了巨大的成功，但是其中一些最重要的概念和現象解釋和詮釋仍然是眾說紛紜，莫衷一是。其中最神秘的現象當屬微觀粒子的“量子纏繞”了。現在科學家們發現神奇的量子糾纏現象再添神秘。

2023年8月14日科學家在《自然光子學》上發表了題為“空間雙光子態振幅和相位的幹涉成像”的文章，詳細介紹了他們首次使用雙光子數字全息術和超高精度相機來實現實時可視化兩個量子糾纏的光粒子，發現它們看起來像一個令人驚嘆的太極圖。

量子糾纏——兩個相距較遠的粒子之間的奇怪聯系，被愛因斯坦反對為“幽靈般的超距作用”——使兩個光粒子或光子彼此不可分割地結合在一起，因此一個粒子的改變會導致一個粒子的改變-----無論他們相隔多遠。

為了對量子物體做出準確的預測，物理學家需要找到它的波函數：對其狀態的描述，存在於光子可以采取的所有可能物理值的疊加中。糾纏使得尋找兩個相連粒子的波函數成為一項挑戰，因為對一個粒子的任何測量也會導致另一個粒子的瞬時變化。

光學全息圖使用兩束光束來創建3D圖像：一束光束擊中物體並從物體上反射，而另一束光束則照射在記錄介質上。全息圖是由光幹涉圖案形成的，或者是兩個光波的波峰和波谷相加或相互抵消的圖案。物理學家使用類似的方法，通過他們用另一種已知狀態制作的幹涉圖案來捕獲糾纏光子狀態的圖像。然後，通過用納秒級精確相機捕獲所得圖像，揭示了兩個糾纏光子的令人驚嘆的陰陽圖像。

據考古研究發現，太極圖至少在7000年前就出現了，應該是史前文明留下來的，在中國古代一直有中華第一圖的美譽，內涵眾說紛紜。量子糾纏圖酷似太極圖可能不是偶然的。量子糾纏可能揭示了物質之間的聯系不只是體現在我們這個物質空間。是不是前人發現了量子糾纏的奧秘，看到了這副量子糾纏圖而把他作為宇宙奧秘的高度凝煉而流傳下來呢？


發稿：2023年10月30日