Irving Shaknov

Irving Shaknov在第二次世界大戰中因英勇獲得Bronze Star。他是Columbia University物理學家Chien-Shiung Wu指導的研究生。⁠[1][2]

John Wheeler在1946年提出，可以用正負電子湮沒產生的一對光子檢驗量子電動力學的一項預言：兩個光子的偏振方向互相垂直。Purdue University的Ernst Bleuler和Helmut Bradt已觀察到這種角關聯，但所用的兩臺蓋革計數器精度不足以同理論作細緻比較；1948年8月，Cavendish Laboratory的R. C. Hanna從類似實驗得出結論，觀測到的不對稱比系統性地小於理論值。⁠[1][3][4]

Physics Today的文章寫道，Wheeler是在結束曼哈頓計劃曼哈頓計劃曼哈頓計劃（Manhattan Project）是美國在第二次世界大戰期間研製原子彈的計劃，1942年起由陸軍工程兵團的Manhattan Engineer District管理，英國和加拿大參與合作。計劃在田納西州Oak Ridge、華盛頓州Hanford和新墨西哥州Los Alamos等地建起工廠和實驗室，1945年進行了首次核試驗，同年原子彈先後投到日本的廣島和長崎；戰後，其職能移交文職的Atomic Energy Commission。點擊查看完整詞條的工作、回到Princeton UniversityPrinceton UniversityPrinceton University（普林斯頓大學）是位於美國新澤西州普林斯頓的私立大學、常春藤盟校成員。學校於1746年10月22日獲特許狀，原名 College of New Jersey，1756年遷至普林斯頓，1896年改用現名。本科教育授予文學學士與工程理學學士，強調小班討論、獨立研究及住宿學院生活；研究生教育覆蓋人文、社會科學、自然科學和工程領域。截至2026年10月，校長為 Christopher L. Eisgruber。學校2026—2027年度運營預算為34.07億美元，本科助學預算為3.42億美元。點擊查看完整詞條之後，於1946年10月在題為“Polyelectrons”的論文中提出這一設想的，目的是檢驗Paul DiracPaul DiracPaul Dirac（1902—1984）是英國物理學家，量子力學和量子電動力學的奠基人之一，提出描述電子的相對論性Dirac方程並預言反粒子，1932年至1969年任劍橋Lucasian數學教授，1933年與Erwin Schrödinger分享諾貝爾物理學獎。點擊查看完整詞條在20世紀30年代建立的量子電動力學的預言。他設想讓兩個光子各自與電子發生康普頓散射，再分別探測散射後的光子，用符合計數確認它們來自同一次湮沒，並把不對稱比定為判據。文章寫道，這時距EPR論文發表已有11年；文章作者還指出，這種在空間上分開的非束縛單態正是Albert EinsteinAlbert EinsteinAlbert Einstein（1879—1955年）是出生於德國的物理學家，1905年提出狹義相對論，1915年提出廣義相對論，因發現光電效應定律獲1921年度Nobel Prize物理學獎；1933年起在美國新澤西州普林斯頓的Institute for Advanced Study任教授，直至去世。點擊查看完整詞條、Podolsky和Rosen（EPR）在其思想實驗中設想的情形。⁠[1]

1947年6月，Oxford的Maurice Pryce和他的博士生John Clive Ward在Nature發表了對湮沒輻射角關聯的計算；約五個月後，Brookhaven的Hartland Snyder、Simon Pasternack和John Hornbostel也就同一問題寫出論文，刊於1948年的Physical Review，兩組算出的最大不對稱比相同，都是2.85，出現在散射角82°處。Bleuler和Bradt 1948年4月在Physical Review的來信給出散射角90°時的不對稱比為2.1 ± 0.64；Yu Shi的論文寫道，Hanna採用了效率更高的計數器佈置，得到的不對稱比始終小於預言值。⁠[1][3]

1949年11月，Chien-Shiung Wu和Shaknov在Columbia University Pupin Hall地下的實驗室裡做了這項測量。他們用加速的氘核轟擊銅片，得到不穩定的銅-64作為正電子源，把它裝進一個長8毫米的小容器，再用兩組由光電倍增管和蒽晶體閃爍體組成的探測器記錄湮沒產生的γ光子。⁠[1][4]

Scientific American的文章寫道，氘核束來自一臺迴旋加速器（Yu Shi的論文稱之為Columbia cyclotron），並轉述校園裡流傳的說法：這臺機器重達數噸的磁鐵太大，十年前校方不得不在外牆上炸開一個洞，並找來橄欖球隊把這塊鐵搬進樓裡。Physics Today的圖片說明寫明，兩個光子先在鋁中發生康普頓散射，再射到蒽晶體上產生閃光而被記錄。Yu Shi的論文寫道，平均散射角非常接近理論上不對稱比最大的82°，並把實驗的成功部分歸因於Chien-Shiung Wu在曼哈頓計劃中研製靈敏γ射線探測器的經驗；Scientific American的文章則說，兩人收集的數據比此前的小組多得多。Physics Today的文章說明，先後固定兩臺探測器輪流測量是為了消除角關聯測量中可能出現的實驗誤差；Scientific American的文章寫道，Chien-Shiung Wu以實驗設計精密著稱，此前一年她剛剛證實了Enrico FermiEnrico FermiEnrico Fermi（1901—1954年）是意大利裔美國物理學家，1938年獲Nobel Prize物理學獎，1942年領導團隊在芝加哥實現首次受控核鏈式反應。點擊查看完整詞條的β衰變理論。⁠[4][1][3]

測量時先固定一臺探測器，把另一臺依次放在相對方位角0°、90°、180°和270°的位置，然後固定第二臺、轉動第一臺，整個測量連續進行了30小時。閃爍計數器的效率約為蓋革計數器的10倍，符合計數率因此提高到約100倍。⁠[1][3]

1950年1月1日，兩人的結果以一封不足1000詞、篇幅一頁的來信發表在Physical Review第77卷第136頁，署名C. S. Wu和I. Shaknov。⁠[1][4][3]

來信給出的不對稱比為2.04 ± 0.08，與之比較的理論值為2.00；在理想幾何條件下，散射角為82°時理論上的最大不對稱比為2.85。⁠[1][3]

Yu Shi的論文把這篇文章的體裁寫作“Letter to the Editor”，CNA機構史的參考文獻把它記在Physical Review第77卷第1期。Physics Today的文章寫道，兩人的結果與理論預言符合得令人滿意；對此前的工作，文章說Bleuler與Bradt的誤差範圍使其結果不足以證實或否定理論，Hanna觀測到的不對稱比則系統地小於理論預言。CNA的介紹說，這篇刊登在“the prestigious Physical Review”上的論文講的是他與自己的教授一起做的實驗。⁠[3][5][1][2]

這封來信沒有提到Einstein、Podolsky和Rosen的論證，也沒有使用糾纏的說法，而是把實驗表述為對Wheeler預言的檢驗。⁠[6][4]

他在Columbia University取得物理學博士學位。1951年完成博士論文後不久，他加入Operations Evaluation Group；1962年，這個小組與另外幾個分析機構合併為Center for Naval Analyses，CNA出版的機構史把1990年起的名稱列為CNA Corporation。⁠[2][5]

Operations Evaluation Group是由Massachusetts Institute of Technology管理、為美國海軍做研究的合同機構；1945年至1962年，該校是它的學術主辦方。⁠[6][5]

CNA機構史列出的學術與機構主辦方中，Columbia University為1942—1945年，Massachusetts Institute of Technology為1945—1962年；書中寫道，Massachusetts Institute of Technology持有海軍購買Operations Evaluation Group服務的合同。這個機構1942年成立時稱Anti-Submarine Warfare Operations Research Group，1944年改稱Operations Research Group，1945年改稱Operations Evaluation Group，同一欄目還列出1962年的Center for Naval Analyses和1990年的CNA Corporation兩個名稱；這部2021年出版的機構史寫道，它至今仍是CNA的Center for Naval Analyses的重要組成部分。Physics Today的圖片說明稱它是為美國海軍服務的“military service agency”。⁠[5][1]

1952年，他前往朝鮮戰爭戰區，與Operations Evaluation Group的其他分析人員一起為美軍提供支持。此前這些文職科學家建立的數學模型已經否定了朝鮮軍隊主要依靠海路補給的假定，他的工作是收集和解讀數據，研究切斷陸上補給線最有效的辦法。⁠[2][5]

同事們叫他“Spike”。⁠[2]

分析人員發現，美國海軍陸戰隊的夜間戰鬥機在極低高度飛行時打擊補給卡車非常有效，但各中隊難以找到足夠的目標。為收集這方面的數據，Shaknov在1952年5月14日夜間隨一架黑色的雙座Tigercat戰鬥機深入朝鮮上空，坐在雷達操作員的位置上。飛機掃射一支卡車車隊時，一發高射炮彈擊中一臺發動機，他未能在飛機墜毀前彈射逃生。⁠[2][5]

American Battle Monuments Commission的記錄寫道，他是派駐朝鮮戰區海軍部隊Operational Evaluation Group的文職人員，當晚在Marine Night Fighter Squadron 513（隸屬Marine Air Group 33、1st Marine Air Wing）的一架F7F-3N Tigercat上擔任雷達觀察員，執行夜間武裝偵察任務；飛機被高射炮火直接命中後爆炸墜毀，他被列為作戰失蹤（Missing in Action）。⁠[7]

CNA的介紹寫他到28歲時已擁有這枚勳章、博士學位和那篇發表的論文，稱這些榮譽“more honors than most men could ever hope for”；Physics Today的文章則寫他遇難時30歲。⁠[2][1]

他去世後被追授Medal of Freedom，由家人代領。第二次世界大戰以來，凡有美軍參加的主要衝突中都有CNA分析人員前出隨軍工作，他是其中唯一在作戰行動中喪生的人。⁠[2][5][6]

CNA的介紹在列舉他早年的榮譽之後寫道，前面還有另一項榮譽，一項“could never be wished upon such a promising young man”的榮譽，文中其後寫到他身後獲授Medal of Freedom；American Institute of Physics的文章稱他的經歷是一個悲劇，並寫道他1952年在朝鮮執行飛行任務時因飛機被敵方炮火擊落而喪生。⁠[2][6]

Columbia University的Roll of Honor把他列在Korean War名下，學院記為Columbia College，屆別記為1952；名錄稱他是為“Operations Analysis Group”工作的文職物理學家，稱該機構為“a military service agency”，並把飛機在敵方上空執行秘密任務時被擊落的日期記為1953年5月15日，條目中的去世日期一欄也是這一天。本節引用的其他來源所記的日期是1952年5月14日夜間。⁠[8]

1957年，David Bohm和Yakir Aharonov在Physical Review第108捲髮表論文，利用Wu–Shaknov實驗的數據說明，給出觀測結果的是糾纏態而不是經典的混合態；Bohm在該文的一條腳註中向Chien-Shiung Wu致謝。⁠[3][6][4]

American Institute of Physics的文章寫道，是Bohm找到了1950年的這篇文章，實驗數據與他請Aharonov所做的計算相符。Yu Shi的論文說明，Furry在1935年提出，分開後的糾纏粒子會退化為乘積態或其經典概率混合；Bohm和Aharonov在1957年的論文裡使用的仍是“correlation”一詞，而不是“entanglement”。該論文寫道，Heitler以及Snyder、Pasternack和Hornbostel此前寫出過這一光子對的狀態，但沒有認識到它在糾纏問題上的意義。⁠[6][3]

隨著檢驗EPR佯謬的興趣在20世紀60年代及以後不斷增長，這項實驗一直是常被引用的文獻。1960年，Asher Peres和Paul Singer提出，對光子行為的分析、因而也包括Wu–Shaknov實驗，無法判定關聯是否得到保持；Podolsky和Aharonov在1962年Xavier University的會議上都提到了這項實驗的意義。⁠[6]

該文還寫道，Peres和Singer 1960年的論文提出了替代的實驗途徑，但沒有引起多少反響；1962年在Cincinnati的Xavier University舉行的會議由Boris Podolsky組織。1964年前後，Eyvind Wichmann向Carl Kocher建議做一項光子偏振關聯實驗，Kocher把它做成1967年的學位論文，並在附錄中討論了Wu–Shaknov實驗；Kocher與Commins同年發表的文章在第二段把自己的工作同它聯繫起來，當時在Massachusetts Institute of Technology工作的哲學家兼物理學家Abner Shimony和當時在Columbia University讀研究生的John Clauser後來各自以Kocher的實驗為出發點。⁠[6]

John Bell在1964年發表了以他命名的不等式。Yu Shi的論文寫道，Wu–Shaknov實驗的裝置不能用來檢驗這一不等式，因為它只能比較互相平行和互相垂直兩種取向，Shimony和Clauser指出過這一點；Physics Today的文章寫道，Clauser 1975年訪問Columbia University，重新引起了Chien-Shiung Wu對高能γ光子角關聯的興趣。Yu Shi的論文還列出另外兩重障礙：經電子散射後傳遞下來的糾纏太弱，不足以違反不等式；湮沒光子能量太高，無法用偏振片測量。⁠[3][1]

1971年，Chien-Shiung Wu設計了1949年實驗的新版本，並寫道它“should certainly quiet those proponents of the hidden variables”。⁠[4]

她還與研究生Leonard Kasday和John Ullman做了一項新的實驗，測量經康普頓散射的光子。⁠[1]

這項實驗的論文1975年發表在Il Nuovo Cimento B第25卷（起始頁碼633），其中一臺探測器可以相對固定的另一臺轉到任意方位角。三人的結論是，假如光子的偏振能夠被理想地探測，實驗結果將違反Bell不等式；Yu Shi的論文指出，這一結論依賴兩條假設，即存在理想的偏振分析器、量子力學對分析器和康普頓散射的描述成立。⁠[1][3]

Anton Zeilinger在1999年寫道：“an earlier experiment by Wu and Shaknov (1950) had demonstrated the existence of spatially separated entangled states.”⁠[4]

American Institute of Physics的歷史文章指出，Indianara Silva、Michelle Frank、Chon-Fai Kam與合作者以及Yu Shi等近年的作者強調它是第一個清楚顯示糾纏的實驗；該文同時寫道，除論文本身以外留下的文獻很少，這些作者中有不少人仍在尋找證據，以說明Wu和Shaknov當時已經想到EPR思想實驗而沒有在文中提及。⁠[6]

Atomic Heritage Foundation的介紹認為，這項實驗可能受到Chien-Shiung Wu對Einstein、Podolsky和Rosen 1935年論文的理解的啟發。CNA的介紹把它稱為“one of the seminal tests of quantum physics”。⁠[9][2]

Scientific American的文章寫道，歷史學者一致認為Wu–Shaknov實驗是第一個記錄到糾纏光子的實驗，同時指出它並不是為排除其他解釋而設計的。文中介紹了巴西State University of Feira de Santana的物理科學與歷史教授Indianara Silva的研究（收入2022年出版的The Oxford Handbook of the History of Quantum Interpretation）：她梳理了從Bohm 1957年的論文到Zeilinger的一系列提到這項實驗的文獻，認為它啟發了此後數十年的量子基礎研究。物理學家F. J. Duarte在2012年把Wheeler的“pair theory”稱為糾纏的實質。David Kaiser指出，20世紀50和60年代量子基礎研究被貶為垃圾科學，有些研究者為保護自己的職業前途而把這類工作偽裝起來；文章把Chien-Shiung Wu也可能出於類似原因的看法作為一種推測提出。⁠[4]

Physics Today的文章稱這項實驗是對光子糾纏的第一次確證，距1935年的EPR論文將近15年，並寫道量子糾纏近幾十年已成為量子信息、量子計算和量子技術的基石。Yu Shi的論文稱它是第一個以可控方式產生量子糾纏的實驗，稱Chien-Shiung Wu為量子糾纏的實驗先驅；論文的致謝寫明，Chen Ning YangChen Ning YangChen Ning Yang（楊振寧，1922—2025年）是出生於中國安徽合肥的理論物理學家，1957年與Tsung-Dao Lee因對宇稱定律的研究共同獲得Nobel Prize物理學獎。他在1954年與Robert L. Mills提出非阿貝爾規範場理論（Yang–Mills理論），先後任職於Institute for Advanced Study、Stony Brook University和Tsinghua University。點擊查看完整詞條建議作者把她在糾纏方面的工作寫進去。Atomic Heritage Foundation的介紹寫明實驗是在Pupin Hall的地下室做的，並寫道許多人認為這項實驗對科學家從根本上理解量子力學至關重要，其意義在她生前沒有得到正式承認，2022年授予糾纏研究的Nobel PrizeNobel Prize諾貝爾獎是根據Alfred Nobel遺囑設立的國際獎項，包括物理學、化學、生理學或醫學、文學與和平五個獎項，自1901年起頒發，由董事會設於斯德哥爾摩的Nobel Foundation管理其資金；1968年設立的瑞典中央銀行紀念阿爾弗雷德·諾貝爾經濟學獎不屬於諾貝爾獎。點擊查看完整詞條凸顯了這一點。⁠[1][3][9]

2022年的Nobel Prize物理學獎由John Clauser、Alain Aspect和Anton Zeilinger分享。Scientific American的文章寫道，評獎結果公佈時沒有提到Chien-Shiung Wu；Physics Today的文章指出，她已於1997年去世，而Nobel Prize不追授。⁠[4][1]

CNA總部設有以他命名的Irving Shaknov Conference Center，裡面掛著他的肖像。⁠[2][5]

Physics Today刊出的一張照片裡，他站在左側，頭戴便帽，圖片說明依據Center for Naval Analyses的一份出版物寫成。American Institute of Physics的文章配發了他在朝鮮的一張照片，註明由CNA Corporation提供。⁠[1][6]

CNA：官網：https://www.cna.org/（在新窗口打開）。⁠[10]

Columbia University：官網：https://www.columbia.edu/（在新窗口打開）。⁠[11]