爱因斯坦相对论中称为「远方幽灵（spooky action at a distance）」的想法：量 子力学中的「纠缠性（entanglement）」，现在，NASA资助的科学家Alex Kuzmich （乔治亚理工学院的物理学家）不但将爱因斯坦的想法付诸实现，还以之制成了人类 有史以来最精密的原子钟。利用纠缠性校正後的原子钟，将比未校正者还精密1000倍 以上。这个消息对使用GPS（全球定位系统，Global Positioning System）的人而言 ，真是「酷毙了」。 GPS人造卫星上酬载有4个原子钟，利用三艘以上的GPS卫星，地面的GPS接收机便可定 位出所在地的精密经纬度。 量子力学中的纠缠性是件很难想像的事，在2002年12月时才有科学家报告相关的研究 与可能的应用。在右上方的雷射实验照片，纠缠光子藉由量子传动（teleported）从 一地传送到另外一地。 NASA利用原子钟来为太空船导航；地质学家利用原子钟来监测大陆漂移及地球自转轴 的缓慢改变（地球的进动与章动）；物理学家则可以检测重力理论，因为纠缠性原子 钟的精密度足以检测出物理上重要基本常数之一的精细构造常数（Fine Structure Constant）。纠缠性原子钟的超精密时间精准度，对科学界而言是个无价之宝。 由於纠缠性的原理违反爱因斯坦相对论中「任何粒子与波动的运动速度均不得超越光 速」的论点，因此爱因斯坦一直不喜欢他自己提出的这个概念。在量子力学中，自然 界中的任何作用力，都必须藉由粒子之间的交换才能有交互作用，而且这些粒子的运 动都必须遵循光速为速度极限的限制。所以，在真空中，某种「此地」的行为动作， 对「其他地方」产生影响的快慢，不可能会超过光速。 但是，两个彼此间有纠缠性的粒子，不管它们之间的距离有多远，它们对彼此的影响 几乎是「立即性」的，而且无法单独测量其中一边的状态，因为他们属於一个「整体 」。纠缠性原子通常具有某些相反的特性，例如：其中一个粒子的自旋方向为朝上， 另一个必定是朝下；也就是说：假设你在测量纠缠性粒子对的其中一个粒子时，把它 的自旋方向轻推成「朝上」，则即使两者相距几百万公里、几百万光年，另一边的粒 子的自旋方向会「同时」变成「朝下」。 由於原子间的纠缠性会降低系统固有的不确定性，正当天文学家、物理学家与哲学家 为了自然界中的因果关系、宇宙结构等奋力搏斗之际，有一小批物理学家却忙着将纠 缠的特性应用到量子传动、电脑加密等功能中，新式原子钟的制造也是如此。 在每一台原子钟的核心有一团铯（cesium）或铷（rubidium）的原子云，这些原子天 生具有共振特性，就像钟摆一样；利用一束穿越原子云的雷射光，物理学家可计算原 子震荡的速度，并以之计算时间。（learn more）目前全世界最好的原子钟，其稳定 性相当於1/1015秒，换句话说，这台原子钟要每隔1015秒（约3000万年）才会多或少 了一秒。而原子钟的精密度，视它使用了多少颗原子等因素而定，基本上原子数量愈 多、原子钟会愈精准；定量而言，精密度与原子数量的平方根成正比，即原子数量多 四倍，原子钟的精密度就可提高两倍。 Kuzmich则表示：使用足够量的原子，并利用量子纠缠性，将可制造出精密度达1/1018 秒的原子钟，也就是说：要每隔1018秒（约300亿年），这个钟才会多或少了一秒。 他目前计画利用已应用在原子钟的雷射光束来建立纠缠性。只要挑选适当的雷射光频 ，再藉由测量通过原子云且「拧在一起」的雷射光相位，就可以让原子产生纠缠性。 用量子力学的术语来说：这样的过程为对原子不具破坏性的量子测量法（quantum non -demolition measurement，OND），足以造成「压缩自旋态（Squeezed Spin State） 」。不过，说归说，Kuzmich的研究还停留在证明此法可行的阶段，要制造出纠缠性原 子钟的原型机可能还要花费数年，更不要谈将之应用在太空探索上了。大家暂且拭目 以待吧！ 参考资料来源： http://science.nasa.gov/headlines/y2004/23jan_entangled.htm?list82093 天文速报2003.04.10相对论的新应用 -- 。○☆ ☆ 。○ 。。○oo 希望每次的相遇 都是美丽的悸动 。。○o ☆ ☆ -- o ╔╦╦╦╦╦╦╦╗o。心灵交流的桥梁 资讯传递的园地 建筑梦想的别境 o○。 。╠铭传╬筑梦别境╣ 。 ≡telnet://bbs.mcu.edu.tw≡ o ○╚╩╩╩╩╩╩╩╝○o From：61-223-36-163.HINET-IP.hin。 ○ 。。