早上才三点钟,醒了。感觉人很精神,一点儿不困。该是时差的关系罢。
爬起来冲了冷水澡。到外屋把窗子大打开。外面黑黑的,没一点儿响动。夜气浓郁,凉凉的,渗了菩提树花的香。黑暗中那一片幢影树影,透来一处灯。灯光孤独,很清淡,很安静。
想着砚华的书。第8章剩了几页还没校完。砚华那书:双光子量子物理,是他在马里兰大学给研究生的授课笔记,里面鬼像、光子纠缠,非局域性叠加,许多成绩成果。被CRC印成大书。书原文是英文。去年国内筹划出中译本。砚华找我帮忙,做译文的校正。
初夏时候,收到了书的第8章译件。整个夏天,断断续续地在校。第8章一直没能校完,还剩了最后一小部分。北京偏今年多事,就把事儿带回到了柏林。柏林这里的夏日美丽。白云蓝天,无悬尘浮灰。隔天一场豪雨,洗尽长空,气爽如秋。人心中清凉,身上干净。套件宽大布衫,适于安心做事。
这么早醒来,没了睡意。就在桌边端坐下来,打开电脑。第8章有60多页,是大章。讲光场的量子化及测量,是脱经典入左道儿的重要一步,知道译家是要些力气的。我一句句慢慢地读,查对原件译件的文字句子,人给搅和在光子纯态混态纠缠态里边,湮没在铺天盖地的积分方程中,不明就里。最后遇到只薛定谔猫。看那猫一阵儿活一阵儿死,一阵儿又死又活。最后人和猫一样,终于不知死活。
忽然就听见鸟儿叫。唧唧啾啾,清脆悦耳。抬头看时,窗外曙色,一派青白。天亮了。这时候,第8章北京剩下的那部分,给校完了。合上书,感觉吹来了早上轻轻的风。唉,这清新可爱的早晨,多好啊!我舒服地吐出口长气,点起一支纸烟,仰靠到椅上,想着那烟是有害健康的东西。
独坐在晨曦里,人还在那本书中。想起年前在北京。砚华被邀在高能所演讲,讲爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)佯谬,讲近代量子光学的最新成果。
我因开车送他到会场,便也坐进去听(早该去听)。听他讲说量子光学违背了经典。我们在那里迷失了传统概念的定域性,因果性,甚至现实性。讲说到光子。是粒子,不可再分,可测确定的动量能量。但又是波,无质量,极速,与自身干涉。说起著名的双缝实验。一个光子在穿越双缝屏,似乎得“选择”其举止。或选择当“波”走“两条路”。或选择当“粒子”只走“某一条路”。但实验证明这个“选择”甚至可推迟到穿越双缝屏之后进行,十分之诡异。又讲到说已实验性地证实了EPR所预测的双光子体系的存在。
因与砚华频繁有的交流。知道砚华取得的成绩。
砚华是最早做量子光学纠缠态实验研究的学者之一。他是著名UMBC量子光学实验室的创建人。
很早1986年,砚华在他博士论文中,实现了爱因斯坦1935年的一个著名假想实验。他使用SPDC方法,激光打向一块非线性晶体,成功造出“量子纠缠态”的孪生光子对(biphoton)。对biphoton,砚华给其中文命名:偶光子。有了偶光子,砚华用一组漂亮的实验,做实了爱因斯坦老爷子疑虑重重的“非局域性关联”。砚华说:观察到的非局域性关联,并非“超距作用”,而是一种特殊的量子干涉现象。其原因是:
偶光子只和它自身干涉。孪生光子之间从不发生干涉;两个不同偶光子之间也从不发生干涉
这个见解,绝对超前。与狄拉克异曲同工。狄拉克当年,著名的一句话是:
... 光子 ... 只和它自身干涉。两个不同光子之间从不发生干涉
狄公这个观点,学界争论近一个世纪。砚华观点也同样引发学界在热议。但是,砚华提出的这个制造纠缠光子对的SPDC方法,迅速传遍世界各大实验室。一时间,凡欲制作纠缠双光子对,都在使用他的SPDC。
而后1995年,砚华重大突破。他将纠缠双光子对,经分束,生出两路。一路,中间空无一物,光子直接打到一两维平面探测器阵列上。另一路,光子通过一相机透镜,去打一物体,之后被一“桶探测器”接收。这桶,不识物。收一个光子,发一个脉冲。砚华用“联合测量电路”,与另一路做“联合计数”。结果,由于纠缠,空无一物这边,在两维探测器阵列的平面上,光子清晰打出来在另一路上的物体图像!甚至,通过移动相机透镜,可对成像做缩放。这实验,实在太过诡异!这边一路上没有物体的光子,因为孪生纠缠,“知道”另一路纠缠光子打到的物体图像。这图像幽灵一般,如何能凭空飞来?
有诺奖得主,惊愕不已。建议称此为“鬼像”。砚华“鬼像”,一时间名声大噪。1997年国际物理前沿会,砚华受邀报告“鬼像”“鬼干涉”。诺奖得主Lamb老头,国际量子光学最高奖Lamb奖,以他命名,当场发感言:“我一直在跟大家讲,没人能懂光子。如果你仍认为你懂,请给我解释砚华怎么捉到了这个‘鬼’的?”业界皆知,这Lamb老头子很倔。出名的事是,他只给少数几人发license(许可证),许可与他去讨论光子。这会上,Lamb对砚华说:我给你我的license。前沿会评说道:砚华是得到Lamb许可,能与Lamb讨论光子的人。
虽然量子力学有解释:这是偶光子振幅干涉叠加的结果。但真正骇人,尤其对爱因斯坦老爷子们,是:这现象是非局域性的。即是说,这种不讲道理的纠缠双光子对,砚华中文叫“偶光子”的东西,分束后二者间绝无相互通讯之可能,但二者无论相距多远,其“关联”是同时的。这骇人特性,为远距超距图像的保密传递,提供了实现的可能。
2002年砚华获Lamb 奖。他一路辛勤向前,带了他的小组,连续获得量子光学的成果。他们用一系列实验和理论,证实“双光子干涉”是一普遍现象,并非只存在于纠缠态。任何两个光子,或多个光子,都可以“结对”并与自身干涉。
2005年砚华小组,首次成功实现热光源(赝热光)的无透镜“鬼”成像。不久又证实,他们的无透镜“鬼像”,竟然不受任何环境干扰。这些理论和实验的研究,对量子测量、量子保密通讯、量子全息图像传递等许多重大应用领域的发展,有极大价值。
看到这本书中,狄拉克那句著名论断:“... 光子 ... 只和它自身干涉。两个不同光子之间从不发生干涉”,砚华做了修改。他重新明确干涉现象,认为:“干涉是量子振幅叠加的结果”,而“量子振幅是一个非经典实体”。由此,他把狄拉克的话扩展为:
干涉是量子振幅叠加的结果。量子振幅是一个非经典实体,对应着不同且不可区分的方式触发一次光子探测事件,或一次联合光子探测事件。两个不同光子或两个不同光子对之间从不发生干涉
读到这段话时,佩服。看着他对这个论断做的实验证实,感觉:了不起。
这次校书,让我能有一次经历,走进砚华关注的那个世界。那本书一共14章,已经译完和校对完第1,第3,4,5,6和第8章。看着书中,看着砚华所述及的那个光量子世界,如潮水涌来的数学公式,对光量子的种种物理现象,通过对各种态,本征态,产生态,湮灭态,纯态混态,直积态,关联态,相干态,纠缠态,福克态,贝尔态,对各种关系,正则,共轭,对易,涨落,相干,衍射,叠加,干涉,纠缠,演化到对各种算符,进行变换,展开,近似,求和,积分,卷积,直积,归一,系综,概率等各种数学运算的刻划,一砖一石,殷殷砌筑这前端学科。感叹砚华的天分心智。感慨砚华一生的辛勤学习和钻研,感慨那份辛勤积累下这样的数学的和物理的功力。更感慨砚华那份锲而不舍的执着。噫,这是一头倔强的牛(瘦牛),一直拉拽着绷紧的大绁,一生中未松过片刻。在光量子探索的艰难路上,在人生风雨的泥泞路上,使命般地往前走,不曾回头。从西城祖家街胡同那间狭小平房,从延安万庄那个大山里的土窑洞,一路走来,走到今天。
想到那时,那个时代。他在北京,在延安,命如大批被划为出身反动,辱为黑五类的狗崽子们,为上学,注定遭遇到那么多的失败,那么多的无望。这是因为他们不配有那个权利。想要上大学,像是想要登天。唯砚华,不甘心这命运的安排。他似乎懂得他有使命在身。为争取上学,砚华遭尽那注定的失败和打击,内心竟顽固不弃。我一直记着当年延安南山的那一幕。砚华单薄的身影,孤立山崖,对苍天发出那句揪心的呐喊:我不信!-
这是他与命运直接的坚强对话。这是一个人对那个时代的最后呐喊。我相信老天听到了他的呼唤。
76年毛离世,文革得以终止。77年恢复旧制,大学考试招生。有教无类,不问出身。砚华始得入考场。榜发,入西北大学物理系。逾一年,破例通过全部学科考试,拿到毕业书。随即抛离了故土,远走了美国。
当飞机升上高空时,他第一次看到前方无比宽广辽阔的海洋。
想着砚华的遭遇,想着他的经历。那时他差点儿给毁了,后来他终于成了。或问,曷前后这般变数?我叹口气,心中懒懒。想到的话是“no
comment”。
窗外有了人声,天已完全大亮。我站起身,关了电脑。去到厨房,烧一大壶咖啡,又拿平锅,煎两个荷包蛋,烤一片黑面包,完事儿。黑面包上放一片Gouda,一片生火腿,一片白菜帮生叶子,又放上一枚蛋。用手托了,端上一大杯黑咖啡,这是柏林工薪人的早餐,坐下到桌边。一边喊姚建:“咖啡好了。给你做了个煎蛋。”这是周末的早晨。说好要和姚建去菜市场买菜的。
2012.06 柏林笔记
2012.07 北京成文
2016.02 柏林再次订正
CRC Press:CRC出版公司,属Taylor & Francis
集团。为物理、数学、统计学、生命科学、医学、环境科学、工程、技术、法医学、商业等领域的出版先锋。极富盛名的The CRC
Handbook of Chemistry and
Physics是CRC的标志产品之一,从1913年至今已出版到第84版,仍然是化学家、物理学家和工程师认可的最权威的参考工具书。
UMBC:马里兰大学巴尔的摩分校(University of Maryland, Baltimore County)
Gouda:一种荷兰奶酪
那揪心的呼唤:故事见拙文《野草》
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