同樣是光學實驗,沈奇給實驗取了個好聽的名字「光子間的心靈感應」,並列出所需的實驗儀器清單。
和模式化固定程序操作的基礎性實驗不同,綜合設計性實驗需要實驗者自己設計方案。
沈奇申請的實驗儀器非常簡單,一個光源射器,兩個探測器,幾面普通透鏡,一面半透鏡。
在秦浩的監督下,沈奇開始了「光子間的心靈感應」實驗。
沈奇小心翼翼的調整光源射器,不斷降低入射光的功率,直到最終出極其微弱的光,並讓它通過半透鏡。
半透鏡是一種特殊的鏡子,一半的光可以通過,另一半被反射。
入射光被半透鏡分為兩段,再用普通透鏡分別改變它們的行進路線,最後抵達光子探測器。
實驗到了這個步驟,其實已進入了量子力學領域,要解決的問題是,光到底是個啥玩意?
牛頓認為光的本質是人眼看不到的微小粒子,同時代的惠更斯卻認為光的本質是一種波。
兩位大佬及各自的追隨者爭吵了一百多年仍未分勝負。
直到托馬斯-楊進行了著名的雙縫實驗,才獲得了光是一種波的決定性證據。
然而辯論仍在繼續,不久之後愛因斯坦站了出來,他站牛頓,主張光具有粒子性,光量子說因此誕生,物理學的新時代開啟。
現在大家都知道了,光具有波粒二象性。
波動性和粒子性是極端對立的兩種特性,猶如硬幣的正反面,我們永遠只能看到其中的一面,但無法否認另一面的存在。
光子的波動性和粒子性何時出現就如拋硬幣,五五開,完全隨機,物理學術語稱為量子關聯,它是量子密碼設定的理論基礎。
量子密碼比撩妹用的維吉尼亞密碼更高端,數學系的選修課《密碼學》只是簡單描述了幾句,沈奇涉獵較淺,這是非常偏應用的一個領域。
沈奇操作實驗儀器,通過兩個不同的探測器來接收光子。
被波動探測器接收到的光子呈波動性,被粒子探測器接收到光子呈粒子性。
實際上這些光子來自於同一束微弱的光源,被半透鏡分光後,期波粒特性取決於探測器的屬性。
實驗做到這里,沈奇可以收工了,他復制了當代物理學家惠勒的「延時選擇實驗」,徹底證明了光的波粒二象性。
愛因斯坦也好,玻爾也罷,2o世紀初的量子物理大佬們在理論上提出了方向和見解,但受制於當時的實驗條件,無法通過實驗數據進行完美證明。即便是21世紀最基礎的量子物理實驗儀器,在愛因斯坦他們那個年代也是神器一般的存在。
沈奇更願意認為光子具備孿生屬性,他的實驗並未結束,他利用孿生光子繼續實驗。
孿生光子即兩個光子在同一方向上振動,好像光子與遠處的其他光子通過「心靈感應」進行瞬時信息交換。
「浩哥,我的綜合設計實驗結束,我只能做到這一步了,高量子計算機的研究出了我的能力范圍。」沈奇關閉實驗儀器,在記錄紙上簽名,交給秦浩。
「也出了我的能力范圍。」秦浩接過沈奇的實驗記錄紙,也簽了個名,之後他將上報物院老師,並以實驗助教身份給沈奇寫出初步評語。
沈奇在兩天內完成了兩個物理實驗,還剩最後一個研究創新性實驗,這需要一些准備時間。