量子糾纏現象是什麼

量子糾纏？這聽上去是一個很高端大氣上檔次的詞彙，很容易讓人心生怯意，吓得人倒退三步。量子就已經夠奇怪的了，一提起來就感覺發蒙，但大概還能知道是怎麼回事，現在還要“糾纏”在一起，這到底是個什麼情況？看着它，似乎腦子裡的量子就已經開始發揮效應，糾纏成一團了。

但我們還是洗一把臉，平心靜氣地坐下，來認真學習研究一下，看看它到底是怎麼回事吧。

這還要愛因斯坦所提出的一個思想實驗說起。

量子力學所提出的基本原理，主要是所謂的哥本哈根解釋，改變了人們認識世界的觀點。這其中主要包括了兩點：一是對客觀現實世界的否定，即認為在我們觀察前，不存在一個客觀真實的世界；二是對因果論的否定，其随機的機率選擇似乎沒有什麼理由可言。由于相同的因可以出現不同的結果，是以這幾乎動搖了經典實體世界的根基，挑戰了整個決定論。也是以，量子論從誕生起就遭到了衆多實體大師的強力狙擊，而這其中的代表人物就是大名鼎鼎的愛因斯坦。

為了向人們展現出量子論的荒謬之處，愛因斯坦提出了許多著名的思想實驗，這其中最為著名的就是關于量子糾纏的EPR實驗。之是以叫EPR實驗，是因為這個實驗是在愛因斯坦和他的兩個盟友波多爾斯基和羅森共同發表的一篇論文中提出的，這篇論文叫做《量子力學對實體實在的描述可能是完備的嗎》，而三個人名字的首字母便成為了這個實驗的代名詞。

在這個實驗中，愛因斯坦想象出了這樣一個場景：一個粒子，它本身自旋為0，但它不穩定，很快就衰變了，分裂為了兩個小粒子，分别向相反的方向飛去。這時，兩個粒子分别有自己的自旋方向，而為了保持守恒，這兩個粒子的自旋方向一定是相反的，一個是“左”，另一個是“右”，而絕不會是兩個左或者兩個右。也就是說，它們必須保持處于相反狀态的關聯性。

那麼，依據量子論的觀點，在我們觀察這兩個粒子之前，他們都是處于疊加态的，也就是說每個粒子都可能是左，也可能是右，是不确定的。而當我們觀察其中一個粒子時，它們的波函數坍縮了，于是，其中的一個變為了左，而另一個同時變為了右。要記住，是“同時”，這是一個沒有消耗任何一丁點時間的過程。

那麼，問題來了。他們是怎麼保持聯系溝通的呢？為什麼在其中一個粒子坍縮為“左”的同時，另一個一定坍縮為“右”呢？這是一個完全随機的決定，他們并沒有彼此商量，那如何能保證兩個随機的事件的結果一定相反呢？這看起來它們就好像存在一個非常快的溝通信号，就像我們兩個人在拿着電話，說：“你選的是左是吧，那好，我就來選右吧。”這樣就能保持聯絡，而不至于出洋相被人嘲笑了。

但是，還存在一個問題。這兩個粒子是在往相反方向飛的，我們在試圖探測它們時，它們已經飛出去了一段距離。這段距離可以非常短，比如幾米，也可以非常長，比如幾億光年。在非常短的距離内，它們可能打電話以光速互相溝通，表現得好像很默契。可是，假如一個在銀河系，一個在仙女系，它們如何能及時保持聯絡呢？要知道，愛因斯坦的相對論要求沒有資訊的傳遞速度可以超越光速啊！會不會出現銀河系和仙女系的人都測量到左的情況呢？

我們知道不可能出現這種互相沖突的情況，那就必須要有瞬時信号溝通，而愛因斯坦将這種超遠距離的資訊溝通稱為“幽靈般的超距作用”，其實他是意在諷刺這就如幽靈一般虛幻而難以探知，進而否定這種觀測後才确定的思維。假如真的存在這種現象，就違反了相對論，愛因斯坦是絕不同意的。

那麼，愛因斯坦認為，既然不可能存在超光速的信号，就隻有一種可能，那就是，在兩個粒子分離的那一刻，其自旋狀态就已經确定了。這已經是一個客觀事實！人們的觀測僅僅是得到了這個資訊而已，并沒有對其造成什麼坍縮的實質影響。這就是基于經典實在觀點的解釋：一切都是确定的，已經發生的。而這與量子論的觀點截然對立，量子論說，隻有在觀察的一刹那，它們的狀态才因坍縮而确定下來。

形象地說，這就像兩個人分别帶着一個皮箱旅行，裡面分别是兩隻手套，一左一右，一人去北京，一人去廣州。經典觀點認為，在兩個人出發時，這兩個手套就分好了，我們打開箱子的時候隻是确認了這一點。量子論認為，兩個人出發時，兩個箱子裡分别都隻有孫悟空身上的一根毫毛，打開箱子時，孫悟空在天上吹了口氣，兩根毫毛分别在那時變成了兩隻手套。而孫悟空幹的這事，就是那“幽靈般的超距作用”，也就是“量子糾纏”，它們雖然相隔很遠，但似乎仍然有一個線将它們纏在一起，是以形象地稱為“量子糾纏”。

那麼，你可能會想，如何來驗證到底是哪一種情況呢？

是的，聰明的科學家通過思考找到了這個方法，而且已經付諸行動。那麼宇宙的天平會倒向哪一邊呢？愛因斯坦所創造設計這個實驗是否如他所想，證明了宇宙的客觀真實性呢？具體的理論方法和實驗過程就不細說了，我們隻說結果。結果就是，實驗證明：愛因斯坦輸了！

他被一記重拳擊倒在地，留下他孤身一人躺在地上思考人生了。兩個粒子，雖然相隔甚遠，一個遠在天邊，一個近在眼前，可它們仍然表現出了難以置信的協調性。它們确實存在着超距作用！對一個粒子的測量會瞬間影響另一個！這對情侶雖然已經分手了，卻仍然藕斷絲連，心還糾纏在一起。

這讓人覺得有些詭異，似乎為心靈感應提供了理論基礎。該如何去了解呢？

按照科學正統的說法，量子糾纏現象的存在否定了世界的定域實在性的。也就是說，對于這個現象，我們隻有兩種選項，一種是承認在我們觀察前，不存在一個客觀真實的世界，也就是量子力學的說法。在我們觀測前，一切都不存在，根本就不存在什麼粒子、自旋等等，隻有一縷波在擴散，在觀察的一瞬間，整個系統才變為現實，這就保持了兩個觀測到的粒子的協同性；另一種則是承認存在超光速的瞬時溝通信号，兩個粒子是客觀存在的，但它們仍然“糾纏”在一起，以一種幽靈般的方式在實時溝通，這樣也可以保持這種協調性。然而，無論選擇哪一個，我們都需要做一個“艱難的決定”，放棄另外一個。

這就颠覆了人們的世界觀。

要麼，承認宇宙是一種看似虛幻的存在，即你所認知的世界并不是一種真實的存在，隻有觀察才讓你看到了一個世界。要麼，承認宇宙中有一些奇妙的作用，超越時空的“量子糾纏”。科學正統似乎偏向前者，不知道你會選擇哪一個？

“量子糾纏”的存在也給我們帶來了新的幻想。假如我們還是選擇相信存在一個客觀真實的世界，那就需要存在超光速的信号溝通，至少在量子層面是如此，這些粒子糾纏在一起。那麼，我們可以推想，宇宙自一場大爆炸而來，而在大爆炸之前，一切源于一個奇點，爆炸後才分離産生了各種粒子，然後進一步形成了萬物。既然粒子可以糾纏，那由粒子形成的萬物是不是仍然糾纏在一起？宇宙空間真的存在嗎？空間是否隻是一種假象，而我們也從未演化？

也許至今，我們整個宇宙仍然“糾纏”在一起。

原文釋出時間為：2018.02.14

本文作者：風中葉飄

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