【大紀元2月4日訊】(大紀元記者劉菲﹑嘯宇編譯報導) 科學家們正試圖利用被愛因斯坦稱為“神秘的超距作用力”的“量子纏繞”(quantum entanglement)現象﹐來提高原子鐘的精度。
*難解的“纏繞”
據說愛因斯坦從來不喜歡“纏繞”理論﹐因為他的相對論有一個核心理論﹕就是包括信息在內的任何東西的傳播都不會快于光速。而“纏繞”現象卻似乎偏偏不守規矩。
在量子力學中﹐所有的自然力都是通過如光子這樣的粒子的交換來實現的﹐而這些粒子必須遵循宇宙速度的極限。所以某處的活動絕不會比光在真空中的速度更快地在另一處產生效應。但是兩個粒子若是是處于“纏繞”狀態﹐無論它們是在同一個房間里還是位于宇宙的兩端﹐似乎可以瞬間就彼此產生影響–這确實很詭异。
量子纏繞是在兩個或多個粒子通過一種命運彼此相連的方式發生作用時發生的。要想不考慮其它粒子而單獨判斷(或用數學描述)彼此“纏繞”的其中任何一個粒子的狀態都是不可能的。作為一個整體﹐它們构成一個單一的量子狀態﹐不論他們相距多麼遙遠。
圖﹕對其中一個相纏繞的粒子做測量會瞬間影響另一個粒子。(NASA/Patrick L‧ Barry )
兩個互相纏繞的粒子經常具有相反的特性—比如﹐如果一個向上旋轉﹐另一個必然向下旋轉。假設你在測量其中一個粒子時把它向上輕推了一下。這會導致其處于纏繞狀態的粒子向下旋轉。在此地進行的測量會立刻影響在另一處的粒子﹐不管另一個粒子是否遠在万里之遙。
當物理學家和哲學家們對自然的因果關系和宇宙的結构爭論不休時﹐一些物理學家已經開始利用纏繞作用來設計遠距离原子傳輸和不可破解的加密方式了﹐當然還有新一代原子鐘的設計。
*原子鐘
原子鐘是人類目前最準確的時間測量方式﹐而若將量子纏繞用于原子種﹐預計穩定度將比原來提高1000倍。
佐治亞理工大學的ALEX認為﹐如果能夠以很高的精度測量時間﹐對科研的影響是非常大的。他在過去的10年中﹐一直在研究量子纏繞現象。最近﹐在NASA的資助下﹐他轉向把量子纏繞用于原子鐘的研究。
“這種可行性應該很大﹐讓原子鐘裡面的原子處于量子纏繞狀態下就可以減小它們固有的不確定性”﹐ALEX說。他打算用目前原子鐘已有的激光來製造出這樣的原子態。
原子鐘的核心是由銫原子或銣原子組成的原子雲﹐它們的自然諧振提供了測量時間的依據﹐就象老式的鐘擺來回不停擺動一樣。利用一束穿透原子雲的激光﹐就可以得出原子的諧振特性﹐從而計算出時間。
這樣的精密計時設備對于全球定位系統的用戶如﹐飛行員﹐農業種植者和登山者來說﹐無疑是好消息。全球定位系統(GPS)由各攜帶4個原子鐘的24個衛星組成。地面的用戶三角校準衛星傳來的時間訊號﹐就可以知道當前的位置。
就好比古人在根本不知道酵母為何物的時候就已經懂得如何釀酒﹔今天雖然關於量子纏繞還有那麼多理論研究在進行﹐但是科學家們認為﹐讓這種現象服務于原子鐘已經只是個時間問題了。(內容來源﹕NASA)(http://www.dajiyuan.com)
