0:00:07.630,0:00:10.628 竖直地向上扔一个球 0:00:10.628,0:00:13.852 你能预测当球离开你的手以后的运动吗? 0:00:13.852,0:00:15.176 当然,这很简单。 0:00:15.176,0:00:18.730 在到达某个最高点之前,这个球将一直上升。 0:00:18.730,0:00:21.668 之后它将下落,又一次回到你的手上。 0:00:21.668,0:00:23.246 当然,事情就是这样的。 0:00:23.246,0:00:26.710 你之所以知道,是因为你已经无数次目击过这样的事情发生。 0:00:26.710,0:00:31.417 你一直在整个生命的日常现象里观察到物理 0:00:31.417,0:00:35.884 但是,假设我们去探索一个关于原子物理的问题 0:00:35.884,0:00:37.950 就像是,一个电子绕氢原子核的运动是什么样 0:00:37.950,0:00:40.906 就像是,一个电子绕氢原子核的运动是什么样 0:00:40.906,0:00:45.045 我们能依据日常的物理经验去回答吗? 0:00:45.045,0:00:46.872 肯定不行。为什么? 0:00:46.872,0:00:51.474 因为,微观系统运行的物理定律 0:00:51.474,0:00:55.224 与宏观物理的定律有很大不同 0:00:55.224,0:00:57.690 那些你见到或是围绕在你身边的物理 0:00:57.690,0:00:59.703 每天,你所见到和所深爱的 0:00:59.703,0:01:03.702 被经典力学定律所掌控着。 0:01:03.702,0:01:05.880 但是,原子规模的系统 0:01:05.880,0:01:09.870 被量子力学定律所掌控。 0:01:09.870,0:01:13.432 这种量子世界被证明是个十分奇怪的地方。 0:01:13.432,0:01:17.932 一个有名的思想实验给出了一个说明量子世界奇怪的例子, 0:01:17.932,0:01:20.090 薛定谔的猫 0:01:20.090,0:01:24.449 一个实际上并不特别喜欢猫的物理学家,将一只猫放进盒子中, 0:01:24.449,0:01:30.148 并一同放了一颗炸弹,在盖子盖上后,有50%的机率爆炸。 0:01:30.148,0:01:32.756 除非我们我们重新打开盖子,我们没有办法得知 0:01:32.756,0:01:35.281 炸弹有没有爆炸 0:01:35.281,0:01:40.531 因此,也无法知道猫是活着还是死了。 0:01:40.531,0:01:43.834 在量子物理中,我们可以说在观测之前, 0:01:43.834,0:01:46.606 那只猫处于叠加态。 0:01:46.606,0:01:51.656 既不是活着也不是死亡,而是两种可能性的混合。 0:01:51.656,0:01:54.678 每种可能都有50%的可能性。 0:01:54.678,0:01:58.842 在量子规模中,同样的事情发生在物理系统上, 0:01:58.842,0:02:01.611 就像一个电子绕氢原子核运行 0:02:01.611,0:02:04.186 电子不是真正的绕轨道运行。 0:02:04.186,0:02:07.144 就像是空间中的任何地方,都在一瞬间 0:02:07.144,0:02:10.920 存在某处比其他地方有更大的可能性, 0:02:10.920,0:02:13.000 并且只有在我们测量过它的位置之后, 0:02:13.000,0:02:15.876 我们才可以精确的知道那个时刻它在哪。 0:02:15.876,0:02:18.971 很多现象,像是我们不知道这只猫是死是活 0:02:18.971,0:02:20.831 直到打开盒子 0:02:20.831,0:02:23.576 这些把我们带入奇怪而又美丽的量子缠绕现象 0:02:23.576,0:02:25.871 。 0:02:25.871,0:02:31.157 假设,现在我们有两只猫,在两个不同的盒子里 0:02:31.157,0:02:34.820 如果我们对这一对猫重复“薛定谔的猫”的实验 0:02:34.820,0:02:38.780 这个实验的结果有四种可能 0:02:38.780,0:02:41.869 两只猫都活着或是都死了 0:02:41.869,0:02:45.700 亦或是,一只猫活着一只死了,或者反一下 0:02:45.700,0:02:48.348 这个两只猫的系统又存在于叠加态, 0:02:48.348,0:02:53.416 每种结果都有25%的可能性,而不是50%。 0:02:53.644,0:02:55.897 但是,这里有很有棒的事 0:02:55.897,0:02:58.508 量子力学告诉我们有可能去清除 0:02:58.508,0:03:03.984 叠加态中的结果,即两只猫都活着或死去。 0:03:03.984,0:03:06.819 换言之,可以是两只猫的系统, 0:03:06.819,0:03:12.502 这个的结果将总是一只猫活着,另一只猫死去。 0:03:12.502,0:03:17.395 这个科学术语就是猫的纠缠态。 0:03:17.395,0:03:21.022 但是,关于量子纠缠有些真正吸引人的事情。 0:03:21.022,0:03:25.011 如果你在这种纠缠态中,准备两只在盒子中猫的系统 0:03:25.011,0:03:28.957 然后把盒子移到宇宙的另一端 0:03:28.957,0:03:32.752 实验的结果将总是相同。 0:03:32.752,0:03:37.617 一只猫总是活着,而另一只总是以死亡结束。 0:03:37.617,0:03:39.601 尽管在观测结果前, 0:03:39.601,0:03:44.609 具体哪只猫死亡或活着是完全不确定的, 0:03:44.609,0:03:46.196 这怎么可能? 0:03:46.196,0:03:49.647 宇宙两端的猫的状态 0:03:49.647,0:03:51.822 怎能这样被纠缠? 0:03:51.822,0:03:54.325 它们相隔太远以至于不能即使沟通。 0:03:54.325,0:03:57.526 那么,两个炸弹怎么能总是策划好 0:03:57.526,0:04:00.350 一个爆炸而另一个无恙? 0:04:00.350,0:04:01.496 你一定在想, 0:04:01.496,0:04:03.806 这只是一些理论上的胡言乱语 0:04:03.806,0:04:06.388 这种事情不可能在真正的世界上发生。 0:04:06.388,0:04:08.923 但是,这证明了,量子纠缠 0:04:08.923,0:04:12.157 (量子纠缠)已经在真实世界的实验室被证实了。 0:04:12.157,0:04:15.794 两个亚原子的颗粒在叠加态纠缠, 0:04:15.794,0:04:19.663 在这种状态下,如果一个颗粒以一个方向旋转,另一个颗粒,必定以反方向旋转 0:04:19.663,0:04:22.450 事实就是这样,甚至,当没有办法 0:04:22.450,0:04:25.986 将信息从一个颗粒传给另一个 0:04:25.986,0:04:30.007 去暗示,怎么服从缠绕的法则旋转。 0:04:30.007,0:04:32.510 不足为奇的是, 0:04:32.510,0:04:35.301 纠缠是量子信息科学的核心, 0:04:35.301,0:04:39.486 这是一个正在发展的领域,研究在我们的宏观世界 0:04:39.486,0:04:41.549 怎样应用奇怪的量子世界的定律 0:04:41.549,0:04:46.372 就像量子密码,间谍可以互相发送安全信息, 0:04:46.372,0:04:49.479 或者量子计算,去破解密码。 0:04:49.479,0:04:53.743 日常的物理可能开始看上去有点像奇怪的量子世界。 0:04:53.743,0:04:56.992 量子远距离传送,甚至可能发展的十分迅速 0:04:56.992,0:05:00.323 某天,你的猫可能逃脱去了另一个星系, 0:05:00.323,0:05:03.169 那里既没有物理学家,也没有盒子。