“遇事不決，量子力學(xué)”，現(xiàn)代物理學(xué)里，論起最被人熟知的領(lǐng)域，量子力學(xué)毫無疑問是第一名。

而今年得了諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)的量子糾纏，在這個(gè)領(lǐng)域的被誤解程度，少說也能排上前三名。

先說好：量子糾纏對(duì)于宏觀物體——換句話說，你眼睛看得見的所有東西——都沒有任何你能感受到的影響。所以量子糾纏和“你是風(fēng)兒我是沙，纏纏綿綿到天涯”真沒關(guān)系。

那——

讓我們從貓說起。

很多人都聽說過薛定諤的貓。薛定諤用這只可憐的貓的例子，來反對(duì)量子力學(xué)里的一個(gè)理論。他說：如果按照某些物理學(xué)家的觀點(diǎn)，一個(gè)微觀粒子可以同時(shí)處在兩種狀態(tài)的疊加態(tài)，那我往盒子里放毒藥，讓這個(gè)粒子的狀態(tài)來決定貓的生死，那豈不是貓也處于死、活的疊加態(tài)嗎？

用他的原話說，這是個(gè)“非?；闹嚨睦印?。

薛定諤的貓，不死也不活？丨Dhatfield/Wikipedia

然而，量子力學(xué)的支持者堅(jiān)持認(rèn)為，貓雖然不能處于“又死又活”的疊加態(tài)，但粒子真的能。甚至說，不但一個(gè)粒子能，兩個(gè)以上的也能，特定情況下還能糾纏。

比如有一種糾纏態(tài)是，只要沒有外界干擾，當(dāng)A粒子處于0態(tài)時(shí)，B粒子一定處于1態(tài)；而當(dāng)A粒子處于1態(tài)時(shí)，B粒子一定處于0態(tài)?；蛘哂酶蜗蟮谋扔鱽碚f：

粒子貓死了，粒子狗就得活著；

粒子貓活著，那粒子狗就必須得死！

為啥我倆就得你死我活？｜Pixabay

這種多個(gè)粒子間的奇特聯(lián)系，就是量子糾纏。

愛因斯坦在當(dāng)時(shí)一直是量子力學(xué)的反對(duì)者，他把這種聯(lián)系稱作“鬼魅的超距作用”（spooky action at a distance)。在他看來，要是量子力學(xué)理論允許這種現(xiàn)象存在，那可真是離了大譜，要么需要修正現(xiàn)有的理論，要么量子力學(xué)就是錯(cuò)的。（用物理的語言來說，量子力學(xué)的理論“不完備”。）

為了反駁，他跟另外兩個(gè)物理學(xué)家鮑里斯·波多爾斯基（Boris Podolsky）和納森·羅森（Nathan Rosen）寫了篇論文，提出了一個(gè)原理。這個(gè)原理假設(shè)，任何空間上相互影響的速度都不應(yīng)該超過光速，而量子糾纏這種超距作用違背了這一原理，說明量子力學(xué)是不完備的。這就是大名鼎鼎的EPR佯謬。

ERP佯謬，是三位科學(xué)家姓氏的首字母

量子力學(xué)的支持者一時(shí)半會(huì)也拿愛因斯坦沒什么辦法。EPR佯謬設(shè)計(jì)的是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)很難用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果去反駁。

還好， 29年后，一位叫做貝爾（John Stewart Bell）的物理學(xué)家橫空出世。他提出了一個(gè)不等式，如果能證明這個(gè)不等式在量子世界中成立，那么愛因斯坦就是對(duì)的，量子力學(xué)是不完備的；如果不成立，那么量子力學(xué)就取得了勝利。這個(gè)不等式后來被人們稱作貝爾不等式。

貝爾不等式提出后，物理學(xué)家們歡呼雀躍——他們終于可以用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而不是嘴皮子來證明愛因斯坦是對(duì)是錯(cuò)了。

至此，我們新科的三位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主終于要登場(chǎng)了。

首先登場(chǎng)的是約翰·克勞澤（John Clauser），他建造了一個(gè)精巧的儀器，能夠同時(shí)發(fā)出兩個(gè)相互糾纏的光子，最后通過實(shí)驗(yàn)得出了一個(gè)明顯違背貝爾不等式的結(jié)果。

然而，克勞澤的這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻被發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)漏洞（定域性漏洞，locality loopholes），并不具有說服力。還好，當(dāng)時(shí)還是博士生的阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）在克勞澤的基礎(chǔ)上改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，修復(fù)漏洞后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒有改變：貝爾不等式在量子世界不成立！

年輕的克勞澤

在此之后，無數(shù)物理學(xué)家為完善這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果繼續(xù)努力，安東·塞林格（Anton Zeilinger）就是重要一員，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)最終彌補(bǔ)了隨機(jī)性等漏洞，給出了量子力學(xué)違背貝爾不等式的決定性證明。

塞林格的貢獻(xiàn)不止于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證貝爾不等式，他還發(fā)現(xiàn)糾纏的量子態(tài)具有存儲(chǔ)、傳輸和處理信息的潛力，將量子糾纏從理論推向了應(yīng)用。

安東·塞林格獲獎(jiǎng)后，還感謝了曾與他共事的100多位年輕人｜Jacqueline Godany

說了這么多，可能會(huì)有許多人將量子糾纏同愛情聯(lián)系起來——量子糾纏不就是“心有靈犀一點(diǎn)通”嗎？

如果你記得，之前還有人將愛情比喻為量子糾纏

確實(shí)，這種跨越空間的聯(lián)系聽起來十分浪漫，被拿來用作愛情的比喻很可以理解。無從知曉另一位當(dāng)事人看到這個(gè)比喻時(shí)的心情，但站在我們的立場(chǎng)上，還是必須友情提醒一下，如果你也想效仿這個(gè)比喻，那么它有幾個(gè)隱患：

第一，量子糾纏是微觀粒子之間的聯(lián)系，雖然原則上大一些的宏觀物體也不是沒有可能形成糾纏，但基本上幾億億億億分之一秒內(nèi)就會(huì)解除。這個(gè)事情寓意不太好——就算糾纏等于愛情，那它也轉(zhuǎn)瞬即逝啊。

第二，量子糾纏并不限定在2個(gè)粒子之間，完全可以涉及到3個(gè)甚至更多的粒子，每一個(gè)都會(huì)影響到其他粒子。同樣地，雖然每個(gè)人心中都有理想愛情，但這件事情對(duì)很多人而言也是寓意不太好??

第三，量子糾纏只說粒子之間有聯(lián)系，沒規(guī)定什么樣的聯(lián)系。固然可以兩個(gè)粒子狀態(tài)一直都相同，但也可以比如說一直都相反。要是親密關(guān)系雙方每時(shí)每刻都南轅北轍，這個(gè)就會(huì)有點(diǎn)尷尬。

第四，量子糾纏是一種很脆弱的關(guān)系，畢竟量子疊加態(tài)本身就很脆弱：只要你看一眼就能知道貓的死活，一束光子打過去做一下觀察就能定下粒子的狀態(tài)同時(shí)打破它的糾纏。所以實(shí)踐中制造量子糾纏態(tài)都要十分小心。如果愛情關(guān)系也是這樣的話，那真是字面意義上的見光死。

所以，情話的歸情話，物理的歸物理。兩情相悅的時(shí)候說什么都無所謂，但公開的時(shí)候亂用比喻的確要小心，萬一對(duì)方不領(lǐng)情，那漏洞就不是甜蜜而是尷尬了。