瑞典皇家科学院4日宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·蔡林格，以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。
　　诺奖委员会在其官方介绍中称，量子力学现在已拥有很广阔的研究领域，包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。
　　诺贝尔物理学委员会主席Anders Irb？ck说：“越来越明显的是，一种新的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者对纠缠态的研究非常重要，甚至超越了解释量子力学的基本问题”。
　　北京计算科学研究中心教授薛鹏提前猜中了今年的获奖者，下文是薛教授对今年获奖工作的科普介绍。
　　在2010年，法国的阿兰·阿斯佩特(Alain Aspect)、美国的约翰·弗朗西斯·克劳泽(John Clauser)、和奥地利的安东·塞林格(Anton Zeilinger)三位物理学家“因其在量子物理学基础上的基本概念和实验贡献，特别是一系列日益复杂的贝尔不等式测试，而获得沃尔夫奖(Wolf Prize)”。
　　美国物理联合会旗下科普网站Inside Science于2019、2020、2021连续三年预测该三位物理学家奖获得诺贝尔物理学奖。
　　爱因斯坦认为量子纠缠这种超距相互作用是不可思议的，违背了狭义相对论。与其在普林斯顿的助手 Boris Podolsky 和 Nathan Rosen 提出一个思想实验，就是著名的 EPR 佯谬。描述了 A、B 为自旋 1/2 的粒子，初始总自旋为零。假设粒子有两种可能的自旋，分别是 |上> 和 |下>，那么，如果粒子 A 的自旋为 |上>，粒子 B 的自旋便一定是 |下>，才能保持总体守恒，反之亦然。这时我们说，这两个粒子构成了量子纠缠态。
　　两个粒子 A 和 B 朝相反方向飞奔，它们相距越来越远，越来越远……无论相距多远，它们应该永远是 |上> 和 |下> 关联的。两边分别由观察者 Alice 和 Bob 对两个粒子进行测量。根据量子力学的说法，只要Alice 和Bob 还没有进行测量，每一个粒子都应该处于某种叠加态，比如说，|上>、|下> 各为 50% 概率的叠加态。然后，如果 Alice 对 A 进行测量，A 的叠加态便在一瞬间坍缩了，比如，坍缩成了 |上>。现在，问题就来了：既然 Alice 已经测量到 A 为 |上>，因为守恒的缘故，B 就一定要为 |下>。但是，此时的 A 和 B 之间已经相隔非常遥远，比如说几万光年吧，按照量子力学的理论，B 也应该是|上>和|下>各一半的概率，为什么它能够做到总是选择|下>呢？除非 A 粒子和 B 粒子之间有某种方式及时地“互通消息”？即使假设它们能够互相感知，那也似乎是一种超距瞬时的信号！而这超距作用又是与相对论中光速不可超越相违背。于是，这就构成了佯谬。
　　因此他认为量子力学是不完备的，他希望建立一个更普适的局域实在论理论来弥补量子理论的不足，消除超距作用。作为爱因斯坦思想的继承人，玻姆在 1952 年在引入了 “隐变量”，在局域实在论的基础上形成了一个完全决定性的理论——局域隐变量理论。下面就是要实验验证究竟是量子力学理论正确且完备还是局域隐变量理论正确且完备。
　　而贝尔定理的实验验证是一个物理实验，旨在测试量子力学理论与局域隐变量理论哪个正确。1964 年，John Bell 定义了一个可观测量，并基于局域隐变量理论预言的测量值都不大于 2.而用量子力学理论，可以得出其最大值可以到 2图片。一旦实验测量的结果大于 2，就意味着局域隐变量理论是错误的。
　　贝尔不等式的诞生，宣告了量子力学理论的局域性争议，从带哲学色彩纯粹思辨变为实验可证伪的科学理论。虽然贝尔作为一个爱因斯坦的追随者，其研究隐变量理论的初衷是要证明量子力学的非局域性有误，可后来所有的实验都表明局域隐变量理论预言有误，而量子理论的预言与实验一致。
　　“一种新的量子技术正在出现”
　　据诺贝尔官网介绍，阿兰·阿斯佩1947年出生于法国，约翰·弗朗西斯·克劳泽1942年出生于美国，安东·塞林格1945年出生于奥地利。
　　这三位科学家使用纠缠量子态进行了开创性的实验，在纠缠量子态中，即使两个粒子分离，它们也表现得像一个单独的单元。他们的研究结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。
　　瑞典皇家科学院表示，他们的工作为量子技术的新时代奠定了基础。
　　“越来越明显的是，一种新的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者对纠缠态的研究非常重要，甚至超越了解释量子力学的基本问题，”诺贝尔物理学奖委员会主席安德斯·伊尔贝克说。
　　此外，今年的诺贝尔物理学奖的奖金为1000万瑞典克朗，由获奖者平分。
　　当物理学“遇到”全球变暖
　　今年夏天，全球多地受到热浪侵袭，印度遭遇122年以来的“最热4月”，高温之下，法国、德国等地也经历了干旱和野火的考验。
　　而在2021年，全球极端天气更是频发。这一年的诺贝尔物理学奖，也首次被授予气候物理学家，突显了科学界对全球变暖的重视。
　　事实上，科学家们早在19世纪上半叶就提出了“温室效应”的概念，但长期以来，关于全球变暖和温室气体之间的关系，一直缺乏明确的定量分析。
　　2021年诺贝尔物理学奖获得者、气候物理学家真锅淑郎早在上世纪60年代，就领导了地球气候物理模型的开发，展示了大气中二氧化碳含量的增加如何导致地球表面温度升高。约10年后，另一位获奖者哈塞尔曼创建了一个将天气和气候联系在一起的模型，从而回答了为什么在天气多变且混乱的情况下气候模型仍然可靠的问题。
　　物理学家乔治·帕里西，也因“发现从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”共同获奖，他的研究成果使理解和描述许多不同的、显然完全随机的材料和现象成为可能。
　　地球气候正是一个至关重要的复杂系统，因其随机性和无序性令人难以理解，但获奖者的成果，为我们带来了描述和预测它们长期行为的新方法，也为“了解地球气候以及人类如何影响它”打下了基础。
　　他，两次获得诺贝尔物理学奖
　　自1901年首次颁奖至2021年，诺贝尔物理学奖已颁发了115次，总共出现过219位获奖者，但是，有一个人曾两度获此奖项。
　　他就是物理学家约翰·巴丁。
　　1956年，约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿、威廉·肖克利因为对半导体的研究，以及发现晶体管效应获得了当年的诺贝尔物理学奖。
　　1972年，他与莱昂·库珀和约翰·施里弗因低温超导理论(BCS理论，该理论以三人姓氏首字母组成)获奖。
　　更重要的是，巴丁参与发明的点接触式晶体管成了人类打开晶体管大门的第一把钥匙。此后，微电子革命席卷全球。
　　今天，晶体管不仅出现在计算器、收音机等简单的电器产品中，手机、平板、电脑里等现代人生活的“必需品”中也有它的身影。此外，作为电子信息系统最基础的器件，晶体管还被广泛地应用在航空航天、深地深海探索、量子计算等科学研究中。称它“改变了整个现代社会”也不为过。
　　巴丁的另一项研究BCS理论，则是揭开了超导电性的秘密——某些金属在极低的温度下，其电阻会完全消失，电流可以在其间无损耗的流动。
　　以这一理论为基础，人们创造了高速磁浮列车、超级原子对撞机等科技奇迹。
　　盘点近10年诺贝尔物理学奖得主
　　诺贝尔物理学奖是根据瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的遗嘱，以其部分遗产作为基金创立的5个奖项之一，旨在奖励在物理学领域里做出突出贡献的科学家。
　　百余年中，物理学奖也是华人拿奖最多的奖项，共6位华人科学家获此殊荣，包括李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。
　　近十年诺贝尔物理学奖得主的情况如下：
　　2021年，诺贝尔物理学奖被授予三名科学家。其中，日裔美籍科学家真锅淑郎和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼因“建立地球气候的物理模型、量化其可变性并可靠地预测全球变暖”的相关研究获奖，意大利科学家乔治·帕里西因“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”获奖。
　　2020年，诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者，因为“他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞”。英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖；德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。
　　2019年，诺贝尔物理学奖被颁发给两个领域的科学家，其中，加拿大裔美国科学家詹姆斯·皮布尔斯的获奖理由是他在物理宇宙学领域的理论性发现；而瑞士科学家米歇尔·马约尔与瑞士科学家迪迪埃·奎洛兹则因“发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星”获奖。
　　2018年，诺贝尔物理学奖被授予美国科学家阿瑟·阿什金、法国科学家热拉尔·穆鲁及加拿大科学家唐娜·斯特里克兰，以表彰其在激光物理学领域取得的突破性贡献。
　　2017年，雷纳·韦斯、巴里·巴瑞斯和吉普·索恩因引力波探测研究获奖。
　　2016年，英国科学家大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨，因在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相而荣获该奖项。
　　2015年，日本科学家梶田隆章和加拿大科学家亚瑟·麦克唐纳共同获诺贝尔物理学奖。两人因发现中微子振荡，证明中微子有质量而获奖。
　　2014年，诺贝尔物理学奖得主是日本科学家赤崎勇、日裔美国科学家中村修二及日本科学家天野浩。他们开发了蓝色发光二极管(LED)，使节电的高亮度照明器材成为可能，极大改变了人们的生活。
　　2013年，诺贝尔物理学奖被授予比利时理论物理学者弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯，两人因预测被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在而获奖。
　　2012年，诺贝尔物理学奖由法国科学家塞尔日·阿罗什与美国科学家大卫·维因兰德获得，两位物理学家因为在量子光学领域对光与物质间的密切关系和相互作用的研究而获得表彰。
（文章来源：上海证券报）