本月太阳大部分时间都位于双子座。古希腊人认为,双子座星辰的镜像图案让人想起神话中的兄弟卡斯托尔和波吕克斯。如今,这些星辰令人联想到更具科学意义的象征:遍布宇宙的成对现象。
天文学家们无论看向何处,都能看到双生现象。在类星体和活动星系的中心,巨大的黑洞会以匹配的、相互垂直的射流喷射出巨大的物质流。新生恒星也会喷射出成对的射流,这可能源于相同的基本规律。当气体云向内坍塌时,它们往往会形成一个旋转的盘状结构;当该盘状结构充满物质时,部分气体就会沿着两极喷射出去。轨道上的钱德拉X射线天文台在过去一年里一直在记录类星体中的这种双重麻烦,而去年哈勃太空望远镜则捕捉到了年轻恒星喷流的最清晰图像。
双生似乎是物理学最基本定律内置的。粒子加速器实验会常规地产生亚原子粒子及其反物质对应物——精确的克隆,但电荷相反。黑洞周围产生射流的能量相互作用也会产生粒子-反粒子对。物质与反物质的联系如此紧密,以至于宇宙学家们发现,我们的宇宙几乎完全由其中一种组成,而另一种却消失了,这令人费解。创造的另一半去哪儿了?
越是仔细观察这些亚原子双生子,它们就显得越奇怪。量子理论表明,新生成的一对粒子中的一个似乎能瞬间响应另一个粒子的行为,即使两者相距遥远。阿尔伯特·爱因斯坦曾将这种联系斥为“幽灵般的超距作用”,并断言该理论是错误的。但 1997 年,日内瓦大学的物理学家尼古拉斯·吉辛(Nicholas Gisin)提出了一个惊人的反驳,证明了爱因斯坦的怀疑是错误的。
吉辛和他的团队创造了两个“纠缠”的光子——成对诞生的光粒子,它们的初始性质是相连的——并将它们沿着光纤以相反的方向发射出去,相距 7 英里。一个光子遇到一个分叉点,可以随机选择两条路径中的一条。吉辛发现,无论光子选择哪条路径,远方的孪生子总是做出相同的选择。第二个光子的反应发生在不到十分之四的十亿分之一秒之后,几乎是瞬时的。由此推断,即使两个纠缠的光子身处宇宙的两端,它们也会立即回应它们孪生子的行为。
这种超光速的影响似乎如此不可思议,以至于一些研究人员试图寻找逃避的方法。他们认为,或许实验只揭示了那些行为同步的双生子,而忽略了许多不符合这种模式的。今年早些时候,由美国国家标准与技术研究院的量子专家大卫·温格兰德(David Wineland)领导的一个团队发表的一篇论文封闭了这一漏洞。科学家们创造了成对的纠缠铍离子,它们比光子更容易追踪,并用探测器进行了研究。实验证明,是的,每一个粒子确实同时回应着它孪生子的行为。“存在某种幽灵般的超距作用,”温格兰德说。至于为什么会存在,他没有答案。
大多数物理学家认为,纠缠并不违反宇宙光速极限,因为它不携带信息: “发送”粒子的行为是随机的,因此无法传递信息。尽管如此,纠缠的亚原子双生子可能具有实际用途。温格兰德和他的同事们正试图利用它们来连接超强原子级计算机中的数据位,正如他所说,这将“承载量子力学带来的所有奇怪的负荷”。
称之为双子座的梦想。














