2021年諾貝爾物理學獎將揭曉，潘建偉老師成大熱人選，能獲獎嗎？

【生理學或醫學獎爆冷】

又到了一年一度的科學盛事——諾貝爾獎揭曉的時間了，已經揭曉的是2021年諾貝爾生理學或醫學獎，爆冷頒給了兩位獨立發現了人體感知溫度、壓力及疼痛的分子機制的科學家，此前普遍預測的新冠疫苗基礎研究（mRNA技術）的兩位科學家落選。

【物理學獎熱門人選】

而我最關心的其實是即將揭曉的諾貝爾物理學獎，而這一獎項今年的大熱人選是量子實驗和量子信息領域的三位物理學家：約翰·克勞瑟（John Clauser）、阿蘭·阿斯佩克特（Alain Aspect）和奧地利的安東·塞林格（Anton Zeilinger）。他們成爲大熱門的其中一個原因是他們此前共同獲得了被譽爲諾貝爾獎風向標的沃爾夫獎。

【爲何熱門？】

這三位熱門候選人的其實早在2011年就曾獲得提名諾貝爾獎，但那一年諾貝爾物理學獎頒給了發現宇宙加速膨脹的科學家，三人與諾貝爾獎失之交臂。而今年是他們最有可能獲獎的一年，其中的一方面原因是關於諾貝爾物理學獎的一個不成文規律，會每年在三大領域裡輪流頒發，這三個領域獲獎機會是大致平均的，分別是：量子物理、量子光學，凝聚態物理和天體物理。其中近幾年已經多次頒發給天體物理相關的了，剛過去的2020年就頒給了黑洞理論研究和觀測證明。因此今年基本上是不可能再給天體物理了，那麼就只剩下量子物理、光學和凝聚態物理了，而在量子物理方面，他們仨大概是沒有對手了。

【世紀辯論的結案陳詞——量子糾纏】

大家可能對這三位熱門候選人感到陌生，畢竟我們對外國人的名字不太感冒，但實際上這三人大家在科普文章裡可能都聽到過。

故事要從20世紀的世紀辯論說起，在上世紀30年代，人類最詭異的科學——量子力學誕生，出於對決定論的信仰，量子論的重要奠基人愛因斯坦與玻爾爲首的哥本哈根學派就絕對性與隨機性、定域性與非定域性展開激烈的辯論，最終愛因斯坦以一篇《描述物理實在的量子力學是完備的嗎？》的論文結束戰鬥。

他在這篇論文中提出一種假想情況：以特殊的方式製造一對關聯的粒子，它們的量子態互相關聯，比如一個粒子左旋，另一個粒子必定右旋，按照哥本哈根學派的解釋，兩個粒子的狀態只有在測量後纔是確定的，那麼當我們把這對粒子通過光路分開到足夠遠，比如一光年以後分別對其測量會怎麼樣呢？按照哥本哈根詮釋，兩個粒子在測量後同時隨機坍縮到相應狀態。那麼問題來了，此時兩個粒子相隔已經1光年了，它們是怎麼在隨機坍縮到一個狀態後瞬間通知對方坍縮到另一個狀態的？這顯然不可能，因爲超光速通信是違反狹義相對論的，本質上就是違反因果律的。因此愛因斯坦表示，這對粒子的狀態是一開始就已經決定了的，只是在測量前我們不知道而已。

但是玻爾並不同意愛因斯坦的說法，他堅持一貫的主張：坍縮是隨機的，坍縮前粒子沒有確定的量子態。他指出這對粒子在被測量前並非兩個獨立的個體，而是一個整體，擁有一個波函數，直到測量發生，這個波函數發生坍縮才產生了兩個量子態互相關聯的粒子。這種假想實驗中的現象被稱爲量子糾纏，愛因斯坦略帶諷刺地稱之爲鬼魅般的超距作用，又譯：遠距離鬧鬼……

【愛因斯坦的終極審判——貝爾不等式驗證實驗者】

兩人各執一詞誰也不服誰，然而當時他們並沒有辦法用實驗去驗證究竟哪一個說得對，直到兩人相繼離世。

到60年代，愛因斯坦的一個腦殘粉，愛爾蘭的實驗物理學家約翰·貝爾提出了一個不等式：

∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy

根據這個不等式，實驗物理學家就可以設計實驗進行驗證，假如愛因斯坦是對的，實驗結果應該是滿足這個不等式的，反之則表明哥本哈根學派是對的。

到了70年代，約翰·克勞瑟首先完成了檢驗貝爾不等式的實驗。到了80年代，阿蘭·阿斯佩克完成更爲精確和幾乎無漏洞的貝爾不等式實驗。隨後安東·塞林格也完成了更多糾纏粒子的無漏洞貝爾不等式實驗。所有實驗結果均表明，愛因斯坦錯了！

【帶潘建偉飛的人——安東·塞林格】

上世紀90年代，潘建偉留學歐洲，師從奧地利維也納大學的塞林格攻讀博士學位，在塞林格的帶領下，潘建偉以第二作者的身份開創性地完成了量子隱形傳態實驗論文，這一成果奠定了量子信息技術的可行性基礎。該論文入選《自然》雜誌的百年物理學21篇經典論文！這一成就使潘建偉的科學地位大幅提升，爲後來回國從事量子信息的科學研究時申請經費提供了足夠的底氣，從而爲我國的量子科技發展奠定了堅實的基礎。

可以說沒有塞林格就沒有今天的潘建偉，就沒有今天我國走在世界前沿的量子信息科技！

當然，潘建偉也是投桃報李，在世界第一顆量子衛星上天后，潘建偉團隊就與奧地利的老師合作進行了洲際的量子實驗。目前，塞林格是中科院的外籍院士。

期望這次的預測正確，潘建偉的老師能獲得諾貝爾物理學獎！

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