“量子糾纏”可以預(yù)測相隔甚遠(yuǎn)的一對(duì)量子的狀態(tài)，

 

即便二者遠(yuǎn)在天涯,，其行為也相互關(guān)聯(lián)

　　量子糾纏,，是量子力學(xué)里最古怪的東西，因?yàn)樗墚a(chǎn)生“鬼魅般的超距作用”,。在未來世界里,，人類或許能通過量子糾纏來實(shí)現(xiàn)“瞬間移動(dòng)”，將人體或物體從一處傳送到另一處,。

　　愛因斯坦生前常說,，量子力學(xué)并非有誤，它只是到目前為止還不夠完備,，還沒有找出那些可以準(zhǔn)確預(yù)測出事物的關(guān)鍵要素,。

　　盡管愛因斯坦如此評(píng)價(jià)，波爾仍然不為所動(dòng),。盡管愛因斯坦說“上帝不擲骰子”,，波爾則答復(fù)道：“別再告訴我上帝該怎么做了?！钡?935年,，愛因斯坦認(rèn)為他終于找到了量子力學(xué)的致命弱點(diǎn)。這事件詭異至極,，它違反了宇宙中所有的邏輯,，愛因斯坦認(rèn)為這是能夠證明量子力學(xué)不完備的關(guān)鍵——這就是“量子糾纏”。

　　波爾與愛氏之爭

　　史上最怪,、最不合理,、最瘋狂、最荒謬的量子力學(xué)預(yù)測便是“量子糾纏”,。量子糾纏是一種理論性的預(yù)測,，它是從量子力學(xué)的方程式中得來的。如果兩個(gè)粒子的距離夠近,，它們可以變成糾纏狀態(tài)而使某些性質(zhì)連接,。出乎意料的是，量子力學(xué)表明,，即便你將這兩個(gè)粒子分開，讓它們以反方向運(yùn)動(dòng)，它們依舊無法擺脫糾纏態(tài),。

　　要了解量子糾纏有多么怪異,，我們可以拿電子的“自旋”作例子。電子的自旋與陀螺不同,，其狀態(tài)總是游移不定的,，直到你觀測它的那一刻才能決定。當(dāng)你觀測它時(shí),，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它不是順時(shí)針轉(zhuǎn)就是逆時(shí)針轉(zhuǎn),。假設(shè)有兩個(gè)互相糾纏的電子對(duì)，當(dāng)其中一個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí),，另一個(gè)就逆時(shí)針轉(zhuǎn),，反之亦然。不過奇怪之處是它們并沒有真正連接在一起,。對(duì)量子理論堅(jiān)信不疑的波爾和他的同事們相信,，量子糾纏可以預(yù)測相隔甚遠(yuǎn)的電子對(duì)的狀態(tài)，即便它們一個(gè)在地球,，一個(gè)在月球,，沒有傳輸線相連，如果你在某個(gè)時(shí)刻觀測到其中一個(gè)電子在順時(shí)針旋轉(zhuǎn),，那么另一個(gè)在同一時(shí)刻必定是在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),。換句話說，如果你對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)行觀測,，那么你不止是影響了它,，你的觀測也同時(shí)影響了它所糾纏的伙伴，而且這與兩個(gè)粒子間的距離無關(guān),。兩個(gè)粒子的這種怪異的遠(yuǎn)距離連接,，愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”。

　　量子糾纏的神奇之處就在于,，當(dāng)你對(duì)其中一個(gè)粒子測量時(shí),，也會(huì)影響到另一個(gè)粒子的狀態(tài)，盡管二者之間沒有作用力,、滑輪或電話線之類的東西相連,，沒有任何方法可以彼此溝通。這真是詭異至極??！

　　愛因斯坦無法相信糾纏會(huì)如此運(yùn)作，于是他說服自己：出錯(cuò)的是數(shù)學(xué),，而不是現(xiàn)實(shí),。他贊同糾纏態(tài)的粒子是存在的，但他認(rèn)為有更簡單的方式可以解釋為什么它們彼此連接，而不必涉及神秘的超距作用,。他堅(jiān)信一對(duì)糾纏態(tài)的粒子更像是一雙手套,。想象把一雙手套分開放置于兩只箱子中，然后一只箱子交給你保管,，另一只箱子則放置于南極洲,，在你開箱以前就知道箱子里放著左手或右手的手套。然后你打開箱子,，如果看見左手的手套,，在這瞬間，就算沒人看過南極洲的箱子,，你也能夠知道那里裝的是右手的手套,。這一點(diǎn)也不神秘，你打開箱子,，顯然不會(huì)影響到另一只箱子里的手套,。你身邊的這只箱子裝著左手的手套，而南極洲的那只箱子則裝著右手的手套,，這是在當(dāng)初分裝時(shí)就已決定了的,。愛因斯坦相信，所謂的糾纏態(tài)只不過如此而已,，電子的一切狀態(tài)在它們彼此分離的時(shí)候就已經(jīng)決定了,。

　　波爾和愛氏，到底誰對(duì)誰錯(cuò)呢,？波爾所擁護(hù)的量子力學(xué)方程式表明,，相互糾纏的粒子即使相距很遠(yuǎn)，也可以互相連接,；而愛因斯坦則不相信有鬼魅般的連接,，而認(rèn)為在你觀察以前，一切就已經(jīng)決定了,。愛因斯坦稱,，粒子在被觀測前就已經(jīng)決定了自旋狀態(tài)。你對(duì)愛因斯坦說“那你怎么知道呢”,，他會(huì)說“你測量它,，就會(huì)發(fā)現(xiàn)那絕對(duì)的自旋態(tài)”。波爾則會(huì)說“但是那自旋的狀態(tài)是由于你的觀測所造成的”,。當(dāng)時(shí),，沒人曉得怎么去解決這個(gè)問題，于是這個(gè)問題被認(rèn)為是哲學(xué)問題,，而不是科學(xué)問題,。1955年,，愛因斯坦逝世前仍舊相信量子力學(xué)是個(gè)不完備的理論。

　　克勞澤的驗(yàn)證

　　1967年,，在美國哥倫比亞大學(xué),，愛因斯坦挑戰(zhàn)量子力學(xué)的任務(wù)由一位年輕人承接下來了。當(dāng)時(shí),，約翰-克勞澤（John Clauser）正在尋找天文物理學(xué)博士論文的課題。在讀了一篇鮮為人知,、由愛爾蘭物理學(xué)家約翰-貝爾（John Bell）所寫的論文后,，克勞澤認(rèn)為自己找到了驗(yàn)證誰對(duì)誰錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)方法。在這篇論文中,，貝爾已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如何驗(yàn)證糾纏態(tài)的粒子究竟是用鬼魅般的作用來溝通,，抑或是根本就沒有什么鬼魅，粒子的狀態(tài)就像是成雙的手套那樣早就已經(jīng)決定了的,。貝爾甚至巧用數(shù)學(xué)運(yùn)算,，證明了如果這鬼魅般的作用不成立，那么量子力學(xué)就正如愛因斯坦所想的那樣,，是錯(cuò)的,。貝爾是個(gè)理論物理學(xué)家，他的論文表明只要你能夠建造出一種儀器,，能夠大量制造并比較糾纏態(tài)的粒子,，這個(gè)問題就可以被解決。

　　按照貝爾在論文中的想象,，克勞澤設(shè)計(jì)出了能夠平息這場爭論的儀器,。“那時(shí)候我還只是個(gè)笨手笨腳的研究生,，便很幸運(yùn)地有了一個(gè)機(jī)會(huì)來發(fā)現(xiàn)能夠震撼全世界的結(jié)果,。”克勞澤的儀器可以測量數(shù)以千計(jì)的糾纏粒子,，然后比較它們的自旋狀態(tài),，但隨著結(jié)果逐漸揭曉，克勞澤感到驚訝并為此不悅,?！拔也粩嗟貑栕约海何夷睦镒鲥e(cuò)了嗎？”克勞澤反復(fù)重復(fù)了自己的實(shí)驗(yàn),。不久后法國物理學(xué)家阿蘭-阿斯佩（Alain Aspect）進(jìn)行了更明確的測試,，得到了更加確定的結(jié)果，消除了一切疑問,。

　　克勞澤與阿斯佩的結(jié)果相當(dāng)驚人,，他們證明了量子力學(xué)的方程是正確的,，糾纏是真實(shí)的，粒子可以跨越空間連接——對(duì)其一進(jìn)行測量,，確實(shí)可以瞬間影響到它遠(yuǎn)方的同伴,，仿佛跨越了空間限制。愛因斯坦生前認(rèn)為不可能的“鬼魅般的超距作用”,，確實(shí)存在,。“我再次為自己沒有推翻量子力學(xué)而感到難過,，因?yàn)闊o論是在當(dāng)時(shí)還是現(xiàn)在,，要我理解量子力學(xué)都是很困難的?！笨藙跐烧f,。

　　瞬間移動(dòng)技術(shù)

　　量子糾纏，是量子力學(xué)里最古怪的東西,。即使我們無法領(lǐng)會(huì)它,，也不要問這是為什么，我們只能說,，世界顯然就是如此運(yùn)作的,。倘若我們能夠接受世界原本就是如此古怪的事實(shí)，那么我們能否利用這種“鬼魅般的超距作用”來做些有用的事情呢,？好吧,，夢想之一就是實(shí)現(xiàn)“瞬間移動(dòng)”，將人體或物體從一處傳送到另一處,，而不需要經(jīng)過中間的空間,。

　　美國科幻劇《星際迷航》總是在用“瞬間移動(dòng)”方法，把人從一處送到另一處,。不過這是科幻,，量子糾纏能使夢想成真嗎？事實(shí)上,，瞬間移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)早就在非洲加那利群島的海岸邊進(jìn)行了,。“我們之所以選在加那利群島做實(shí)驗(yàn),，是因?yàn)檫@里有兩座天文臺(tái),，這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境很棒?！本S也納大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家安東-蔡林格（Anton Zeilinger）說,。蔡林格的傳送對(duì)象不是他自己或其他人，他試圖利用量子糾纏來傳送單一微小的粒子,，在此例中是光的粒子,，即光子,。他先在拉帕爾瑪?shù)膶?shí)驗(yàn)室中制造出一對(duì)糾纏的光子，將其一留在拉帕爾瑪,，另一個(gè)則用激光發(fā)送到140公里外的特內(nèi)里費(fèi)島上,。蔡林格再追加第三顆要被傳送的光子，讓它與留在拉帕爾瑪?shù)募m纏光子互相作用,。研究團(tuán)隊(duì)再將這兩個(gè)光子的量子狀態(tài)作出比較,，神奇的事就發(fā)生了。由于鬼魅般的超距作用,，團(tuán)隊(duì)能夠利用這項(xiàng)比較來將遠(yuǎn)方島上的糾纏態(tài)光子轉(zhuǎn)變?yōu)榕c第三顆光子相同的東西,，仿佛第三顆光子瞬間超越了海洋一樣。

　　“這就像是取出了原本光子的信息,，然后在遠(yuǎn)方重建它?！笔褂眠@種技術(shù),，蔡林格已經(jīng)成功傳送了幾十個(gè)光子。

　　如果將這種技術(shù)繼續(xù)發(fā)展下去會(huì)如何呢,？既然我們的身體也是由粒子所組成的,，這項(xiàng)技術(shù)未來能否用來傳送人體呢？假如你人在上海,，卻想去巴黎吃頓午餐,，那么理論上，量子糾纏在未來可以使之實(shí)現(xiàn),。你只需要在上海把自己變成一群粒子,，并使它們與巴黎的另一群粒子糾纏。

　　想象一下遙遠(yuǎn)未來的某一天,，在上海,，你走進(jìn)一個(gè)透明的圓筒狀掃描艙中，裝置便開始擊碎你的身體,，將其分解成為基本粒子,，并掃描每一個(gè)粒子；與此同時(shí),，位于巴黎的一個(gè)掃描艙也對(duì)其中的粒子進(jìn)行掃描,，列出上海與巴黎兩組粒子的量子狀態(tài)對(duì)照表，接著加入了糾纏效應(yīng),。隨后,，操作員將量子狀態(tài)對(duì)照表傳送到巴黎，在那邊用這張表來重建你身體粒子的確切量子狀態(tài),。由于鬼魅般的超距作用,，另一個(gè)你就在巴黎成形了,。這并非是你身體的粒子從上海移動(dòng)到了巴黎，而是量子糾纏允許你的量子狀態(tài)可以在上海被擷取,，于是你的復(fù)制品到了巴黎,。在巴黎成形的那位的確是你，因?yàn)樵谏虾y量所有粒子的狀態(tài)時(shí),，就已經(jīng)摧毀了原來的你,。

　　就目前的技術(shù)而言，我們離人體“瞬間移動(dòng)”還很遙遠(yuǎn),，但這樣的展望仍然會(huì)引發(fā)我們的深思,。顯然，位于上海與位于巴黎兩處的你是毫無差異的,，因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué),，讓你成為你的不是物理粒子，而是這些物理粒子中所包含的信息,，而構(gòu)成你身體的幾百萬兆個(gè)粒子中的信息都可以被傳送,。不過你或許仍然會(huì)問：巴黎那邊的我真的是我嗎？

　　蔡林格認(rèn)為：“這是一個(gè)深刻的哲學(xué)問題,。到達(dá)接收站的個(gè)體究竟是不是本來的個(gè)體,？我所說的‘本來’的個(gè)體，應(yīng)該是含有原本個(gè)體的所有特性,，如果是這樣的話,，那么就可以算是‘本來’”。

　　不過,，人的情感卻往往是非理性的,。克勞澤就曾說過：“我可不想踏進(jìn)那機(jī)器里一步,?！?/FONT>