现代电磁场理论、量子理论与超光速问题研讨会纪要

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2000年5月19日至21日,“现代电磁场理论、量子理论与超光速问题研讨会”在北京召开。会议由中国电子学会、中国科学院电子学研究所主办,全国各地共有32位专家、学者参加会议。会议由中国电子学会副理事长沙踪教授主持,中科院电子所常务副所长阴和俊研究员讲话,中国科学院院士吕保维为大会报告文集撰写了“前言”,中国电子学会名誉理事长孙俊入院士通过电话对会议表示关注。rn本次会议是1996年“电磁波波束与超光速问题”座谈会的继续。国家自然科学基金委员会电子学科张兆田主任也参加了研讨会。会议组织了三个大会发言,即:中科院电子所宋文淼研究员的“关于现代电磁场理论的探讨”,北京广播学院教授、中科院电子所客座研究员黄志洵的“超光速问题与电磁波异常传播的研究”和中国科技大学郭光灿教授的“量子隐形传态”。上述三个主题发言与两天的自由发言,对超光速这一世界重大科学问题进行了热烈的讨论。rn黄志洵教授详细地介绍了自20世纪90年代以来,美、奥、德、意等国科学家在光频和微波频段所进行的8次关于超光速问题的实验情况,并结合他本人从80年代以来对“波导截止现象的量子类比”研究,认为在特定条件下(如基本粒子穿过量子隧道时)超光速现象是可能出现的,这一现象的出现并不会否定爱因斯坦狭义相对论中的结论,但将促使人们对自然哲学作进一步思考。黄教授特别引用了联合国教科文组织发表的《1998年世界科学报告》中的一段话:“爱因斯坦(相对论)和量子力学理论是20世纪的两大科学成就。遗憾的是,这两个理论迄今为止被证明是相互对立的。这是一个严重的障碍”,并以此来说明超光速研究所可能蕴涵的科学意义。rn从爱因斯坦相对论与量子力学理论的对立,人们自然会想到关于“EPR佯谬的著名假想实验”。爱因斯坦本来是想通过这一假想实验来“证明量子力学理论会造成信息的超光速传输,因而它是不完备的”。郭光灿教授在“量子隐形传态”的发言中介绍了90年代以来量子信息学和量子计算机研究的进展,而其中的实验基础之一就是关于EPR效应的实验。已有很多实验都证明:爱困斯坦用来否定量子力学的完备性EPR假想实验,正好成了证明量子理论完备性的科学实验,对EPR粒子中的粒子A量子态的测量会影响一定距离外另一粒子B的量子态。具该观点的科学家把这种量子态的传输称为“量子隐形传态”。令人高兴的是,郭教授所进行的实验,得到国际同行的肯定和高度评价。这些实验结果不仅深化了人类对自然规律的认识,量子态的传输和可运算性,正在为量子计算机和量子通信奠定理论基础,它们在很多方面显现出较现有经典计算机和通信技术的优越性。郭教授认为量子传态的实验并不与爱因斯坦相对论有任何矛盾,因为这里传输的只是量子态,它是任何经典方法所无法观测到的,要得到粒子B量子态的信息,还需在经典通道中把信息传送过去,量子态信息的完整传输过程并不能快于光速。rn通过隧道效应来研究超光速问题,显然不存在两个分离的经典信息通道和量子态传输通道的问题,而光隧道效应的实验要求极高的时间测量精度。rn理论上,在Nimtz“Mozart第四十交响乐以4.7倍的光速飞越了12cm空间距离的实验中”,整个信息通道都有宏观的属性。在这种情况下,即使在截止波导出口处,每秒通过的微波rn量子数仍在1010个以上,其粒子性所造成的几率起伏可完全忽略。即对微波而言,需考虑的只是它的波动性,而非粒子性,但微波不是经典的力学波,具有量子态的特性。微波的超光速实验如果确实成功,是否说明量子力学的规律性不一定必须和单个粒子的几率波概念联系在一起。宋文淼研究员用量子力学概念与数学方法来研究宏观的电磁场理论,并已得到若干有意义的结果。他用电磁波的两个本征态来代替经典场论中电(或磁)场在欧氏空间中的三个射影,建立对宏观电磁场的解析和数值方法,解决了一直困扰经典电磁场数值计算中的非物理模问题。当然正象一些与会者所指出的,要建立宏观而又具有量子属性的电磁场理论还有一段很长的路要走,不能单纯停留在纯数学方法的水平上,应深入研究相关的物理内容,如微波量子的粒子性研究。rn与会者对于微波超光速的实验研究表现出更大的兴趣,邬显平教授对此进行了比较详细的分析。认为要真正评价微波超光速实验的科学意义,光凭所看到的国外实验资料是远远不够的,其中有太多的不确定因素,必须自己从事实验。rn陈太一院士和沙踪副理事长在发言中都充分肯定:这是一次既科学、严谨又生动、活泼的研讨会,电子学会支持这样的专题研究会。相对论与量子力学是二十世纪的两大科学成就,上世纪还不能解决这两大理论的协调性问题。在新世纪,人类有了更先进的技术手段和更广阔的科学视野,定能逐步解决这两大理论之间的不协调性。中国科学家在这方面已经做了有意义的理论工作,希望今后作出更大贡献。基金委电子科学部张主任在发言中指出超光速研究是科学上的大事,基金委一定在力所能及的范围内给予支持。最后,大家都希望在适当的时候继续召开这一专题研讨会,更希望在下次研讨会上有中国科学家自己的实验结果和更深入的理论成果。rn中国电子学会rn中国科学院电子学研究所rn2000年6月10日
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