根号二约等于(根号2约等于几)[通俗易懂]

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“今年诺贝尔物理学奖颁给这三个人，真的不奇怪。”10月4日下午，中国科学院物理研究所原研究员、北京凝聚态物理国家研究中心原首席科学家、上海交通大学李政道研究所讲座教授丁洪在接受新京报记者采访时表示，三位科学家获奖也在意料之中。

北京时间10月4日下午，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰Aspect、美国科学家约翰·f·克劳萨和奥地利科学家安东·泽林格，以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和创立量子信息科学”方面的贡献。他们将平均分享1000万瑞典克朗(约合647万元人民币)的奖金。

丁洪说，这三位科学家的研究价值主要有两个方面。一是证明了量子是纠缠的，也就是证明了量子力学是正确的，这也证明了爱因斯坦的一个错误；第二，他们开创性的实验为未来量子信息技术尤其是量子通信的发展铺平了道路。

谁是赢家？

阿斯彭、克劳斯和切林格获得诺贝尔物理学奖，在很多人的意料之中。主要是因为，2010年，三人获得了沃尔夫物理学奖，表彰了他们在量子纠缠领域的成就，为量子通信、量子计算等量子信息技术奠定了基础。

12年后，三位科学家因对量子信息科学技术的贡献获得诺贝尔物理学奖。

诺贝尔物理学奖委员会在10月4日的一份声明中表示，Aspey、krause和Czeilinger利用纠缠量子态进行了开创性的实验，证实了研究和控制纠缠粒子的潜力。这一实验结果为量子信息相关新技术的发展扫清了道路。

阿兰·阿斯佩(Alain Aspe)，现年75岁，法国物理学家，巴黎萨克利大学和巴黎理工学院教授，法国科学院院士，香港城市大学香港高等研究院高级研究员。

据香港城市大学官网介绍，Aspe因其揭示量子力学最有趣特征的实验而闻名。1982年，他的纠缠光子的贝尔不等式测试帮助解决了爱因斯坦和尼尔斯·玻尔之间关于量子力学的争论。

约翰·克劳斯1942年12月出生于美国加利福尼亚州。他是美国著名的实验物理学家和理论物理学家。

根据他的官方网站，克劳斯最著名的是他对量子力学基础的贡献，尤其是他的克劳斯-霍恩-西蒙-霍尔特不等式(CHSH)，第一个证明非局域量子纠缠真实性的实验，以及塑造局域实在论理论。

安东·切林格(Anton Czeilinger)，现年77岁，奥地利量子物理学家，维也纳大学物理学教授，奥地利科学院量子光学与量子信息研究所高级科学家。

据奥地利科学院官网介绍，Czeilinger因其对量子物理基本概念和实验的开创性贡献而闻名于世，尤其是他在量子纠缠领域的实验和理论工作得到广泛认可。

证明爱因斯坦是错的？

量子力学作为一种新理论，在上个世纪与其他理论有过长期的对抗，伟大的物理学家爱因斯坦曾经质疑过这种理论的合理性。

据北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授尹介绍，1935年，爱因斯坦、波多斯基和罗森提出一个佯谬，指出要么量子理论不完备，要么量子力学会导致超光速作用，这与定域性相反。这叫EPR悖论，因为三个名字的首字母分别是E，P，R。

根据量子理论，微观粒子可以处于量子叠加态。比如电子自旋有两种状态，向上和向下，这两种自旋状态可以是任意叠加态。如果有两个电子，这两个电子有四种可能的自旋状态:上，下，上，下，下。他们做好了互相纠缠的准备，自旋同时上下。当测量到一个电子的自旋是向上(向下)的时候，另一个电子的自旋态就坍缩到向上(向下)的状态，不管这些电子相距多远。这种坍缩是瞬间的，传播速度超过光速。最新实验表明，这种超距离交互的传输速度至少是光速的一万倍。

“就像地球上一个电子，月球上一个电子。虽然两者之间的距离很远，但是如果向上测量地球电子的自旋，我们就可以知道月球上电子的自旋也是向上的。”清华大学物理系教授、北京量子信息科学研究院副院长龙桂鲁对新京报记者表示，在爱因斯坦看来，这种超距离的相互作用是不可思议的。“现在看来，纠缠是量子力学系统特有的一种状态，而经典物理中并不存在这种状态。”

据尹介绍，作为爱因斯坦思想的继承者，1952年玻姆在标准量子论中加入了经典的“隐变量”，使之成为完全决定性的理论。

所以，长期以来，问题的关键是弄清楚这种关联是否是因为纠缠对中的粒子含有隐变量，从而“预示”它们在实验中的表现。20世纪60年代，约翰·斯图尔特·贝尔提出了贝尔不等式，即如果存在隐变量，大量测量结果之间的相关性永远不会大于2。但量子力学预言，某种实验会违反贝尔不等式，最大值可达根号2的2倍(约等于2.848)。一旦实验测量结果大于2，就说明局部隐变量理论是错误的。贝尔不等式的诞生，宣告了量子理论的局部争议，从带有哲学色彩的纯理论思辨，到可以被实验证伪的科学理论。

此后，这一届诺贝尔物理学奖有三个人进行了验证贝尔不等式的实验。

1972年，约翰·弗朗西斯·克劳斯等人完成了第一个贝尔定理实验。由于局域化缺陷，即纠缠粒子之间的距离太小，无法解释纠缠的非局域性，所以结果不具有说服力。1982年，贝尔不等式被艾伦·阿斯佩等人验证，量子理论获胜。但是这些实验还是有漏洞的。1998年，Anton Czeilinger等人在奥地利因斯布鲁克大学完成了贝尔定理实验，彻底消除了本地化漏洞。然而，实验中使用的单光子探测器的效率并不高，不足以消除测量带来的漏洞。

科学家们一直在努力完成不违背贝尔不等式的实验。

2015年，荷兰代尔夫特大学物理学家罗纳德·汉森(Ronald Hanson)的研究小组报告了他们验证钻石色心系统贝尔不等式的实验。为了避免局部脆弱性，只需在相距1.3公里的两个实验室中放置两个钻石颜色中心。利用纠缠光子对和纠缠交换技术，他们实现了钻石色心电子之间的纠缠，同时解决了定域脆弱性和测量脆弱性。这个实验也宣告了定域隐变量理论的死刑，量子非定域性是真实的。接着，美国的Sae Woo Nam等人和奥地利的Anton Czeilinger研究组也完成了贝尔不等式的破坏实验。

“简单来说，今年诺贝尔奖三位科学家证明了量子是纠缠的，某种程度上证明了爱因斯坦的一个错误，因为他是反对的。”丁洪说，“几位科学家在上世纪七八十年代完成了基础实验，但直到今年才基本完成验证。”

这项研究的价值是什么？

殷琦表示，完美无瑕的贝尔不等式验证实验为未来的量子密钥分发技术提供了技术储备。清华大学物理系教授、北京量子信息科学研究院副院长龙桂鲁表示，2010年三位诺奖得主获得了沃尔夫奖，他们也是之前诺奖的热门人选。

“这三位科学家对量子纠缠的研究，最大的实际应用价值在于推动了现代量子信息技术，尤其是量子通信和量子计算的发展。”丁洪向新京报记者解释道。

官网，诺贝尔奖获得者说，目前，量子力学逐渐得到应用，对量子计算机、量子网络、量子加密通信的研究越来越受到重视。

推动量子信息技术发展的一个关键因素是量子力学如何允许两个或多个粒子以纠缠态存在——因为纠缠对中一个粒子的状态将决定另一个粒子的状态，即使它们相距非常远。

他进一步指出，从具体应用的角度来看，这三位科学家通过开创性的实验证明了量子纠缠是非定域的，也就是说量子纠缠可以进行远距离的超光速传输。有了这个，人们就可以开展量子通信和量子密码学的研究。

诺贝尔物理学委员会主席安德斯·希尔贝克(Anders Hirbec)表示，“越来越清楚的是，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，甚至超越了关于量子力学解释的基本问题。”

目前，研究人员正在推动相关技术的研发，以利用单个粒子系统的特殊特性来构建量子计算机，改进测量，建立量子网络和开发安全的量子加密通信。

互连

对诺贝尔物理学奖的认识

诺贝尔物理学奖是阿尔弗雷德·诺贝尔在遗嘱中提到的第一个奖项。从1901年到2021年，诺贝尔物理学奖已经颁发了115次，其中47次授予单一获奖者，32次由两位获奖者分享，36次由三位获奖者分享。

截至2021年，共有219位诺贝尔物理学奖获得者。其中，美国科学家约翰·巴丁是唯一一位获得1956年和1972年诺贝尔物理学奖的获奖者，这意味着已经有218人获得诺贝尔物理学奖。

诺贝尔物理学奖最年轻的获得者是劳伦斯·布拉格，他在1915年和父亲亨利·布拉格一起获奖时年仅25岁。诺贝尔物理学奖最年长的获奖者是阿瑟·阿斯金，他在2018年获奖时已经96岁。

在六个诺贝尔奖中，物理学奖是女性获奖者人数最少的第二个奖项，仅多于仅有两名女性获奖者的诺贝尔经济学奖。截至2021年，已有四位女性获得诺贝尔物理学奖，分别是玛丽·居里(1903年和1911年诺贝尔化学奖)、玛丽亚·迈耶(1963年)、唐娜·斯特里克兰(2018年)和安德烈娅·盖茨(2020年)。

据人民网报道，诺贝尔物理学奖主要集中在四个领域:粒子物理、天体物理、凝聚态物理、原子分子和光物理。然而，2021年诺贝尔物理学奖授予了气候学家Syukuro Manabe和Klaus Hasselmann，以表彰他们在“模拟地球气候、量化气候变化和可靠预测全球变暖”方面的贡献。乔治·帕里西因“发现从原子到行星的物理系统中无序和波动之间的相互作用”而获得同年的奖项。

新京报记者陆

编辑张校对和傅。