量子糾纏的本質是什么？量子為什么會發生糾纏？

簡單講，物理學大佬也不知道量子糾纏的底層邏輯，更不要說我們這些普通吃瓜群眾了。這也是為什么物理學大佬會表示：如果你覺得自己理解了量子力學，恰恰說明你對量子力學一點也不了解！

回答到這里就結束了？

當然不是，這不是我科普的風格。雖然物理學界大佬不知道量子糾纏的本質到底是什么，但他們知道得比我們要多得多，同時他們還可以去猜測，在現有理論和發現的基礎上，推測量子糾纏的底層邏輯。

首先，什么是量子糾纏？

物理學上的定義是這樣的，當兩個或多個粒子發生相互作用后，原來各自的特性就會消失，綜合成整體性質，無法單獨描述某個粒子的性質，只能夠描述整體系統的性質。

量子糾纏很詭異，不管相距多遠的糾纏粒子，都能瞬間感應到彼此，速度遠超光速。而對于量子糾纏這種詭異現象，物理學界曾出現過激烈的辯論，可以分為兩大派。

一派是以愛因斯坦為首的經典物理學派，認為量子力學中的詭異現象，比如說量子糾纏表現出的“鬼魅般的超距作用”，就是因為量子力學本身還不夠完備，肯定還存在某些隱變量沒有被發現，只要找到隱變量，就可以解釋那些詭異現象了。愛因斯坦的支持者還有大名鼎鼎的薛定諤等人。

另一派是哥本哈根學派，代表人物有玻爾，玻恩，海森堡等人，他們提出的理論也被稱為“哥本哈根詮釋”，該詮釋的核心思想是不確定性原理，疊加態，波函數坍縮等。而量子糾纏只是不確定性和疊加態的一種表現，是量子世界的固有屬性。

兩大學派爭論了很長一段時間，直到玻爾和愛因斯坦等大佬去世，也沒有最終的結果。

上世紀60年代，物理學家約翰貝爾提出了一個邏輯上相當嚴密的數學不等式，也就是貝爾不等式，這里就詳述不等式的具體內容了。總之就是，只要這個不等式成立，愛因斯坦就是對的，各奔哈哥學派就錯了。

但結果表明，不等式并不成立。科學家們通過實驗反復驗證了貝爾不等式，結果都是不成立。因此，貝爾不等式也下了最終的裁決：愛因斯坦錯了，他提出的隱變量并不存在，哥本哈根學派笑到了最后。

如今，物理學家們早就論證了量子世界里的詭異現象，比如說量子糾纏，量子隧穿效應，波函數坍縮等確實存在，但并不知道為什么會存在。不過這并不妨礙科學家利用量子力學的這些詭異現象為人類服務。

下面具體分享一下物理學家們對量子糾纏本質的一些猜測。

剛才講了，糾纏中的粒子不管相距多遠，都能瞬間感應到彼此。舉個例子，如果人們測量之后發現某個粒子的自旋方向朝上，那么在測量的一瞬間，另一個粒子的自旋方向馬上會坍縮為朝下，這個過程是瞬間完成的，甚至不需要任何時間。

科學家們也通過實驗證明了這點，早在2016年我國的墨子號量子衛星，把糾纏中的兩個光子分開1200公里，發現光子仍舊能保持糾纏狀態。當然我們無法在無限遠的地方驗證糾纏粒子的特性，只能理論上分析。

那么，該如何理解量子糾纏的這種特性呢？

意識感應的解釋首先可以排除掉，雖然很多人對意識感應很感興趣，但超出了科學認識的范疇，而主流科學界一直認為量子糾纏就是微觀世界的固有屬性。

可以這樣通俗理解。糾纏中的粒子就像一副手套，不管這副手套相距多遠，只要我們確定了其中一只手套的狀態，比如說是左手套，那么瞬間就可以確定另外一只手套是右手套，這個過程并未傳遞任何信息，沒有任何人告訴我們另外一只是右手套。

這里只是類比，其實上面的例子并不嚴謹，其實方便我們通俗理解。因為手套本身的狀態其實早就確定了，只是我們不知道而已。而糾纏中的粒子狀態其實是不確定的，如果手套就是微觀粒子，相當于兩只手套中的任何一只，都處于“既是左手套又是右手套”的疊加狀態！

而我們的觀測行為會讓手套從疊加態坍縮為唯一的確定狀態，如果坍縮為左手套，那么另外一只手套就會立刻坍縮為右手套。

同時，物理學家們還提出了“全同粒子”的概念來解釋量子糾纏現象。

何為“全同粒子”？

全同粒子是指具有完全相同內稟屬性的粒子，如電子、 質子 、中子、光子等，它們可以是基本粒子，也可以是由基本粒子構成的復合粒子，比如阿爾法粒子。

而糾纏中的粒子就相當于“全同粒子”，說白了仍舊是一個粒子，而不是兩個粒子，起碼不是兩個獨立的粒子。也正因為如此，糾纏中的兩個粒子無法單獨描述單個粒子的特性，只能描述整體的屬性。

用量子場論的概念來理解，粒子的本質其實就是波，通俗來講就是“能量包”。糾纏中的兩個或多個粒子只是波的某種表現形式。在理論上波可以延伸到無窮遠的地方，而任何形式的觀測都會導致波發生坍縮，成為確定狀態，也就是我們眼里確定到的粒子！

當然，以上解釋也只是在現有理論基礎上的猜測，并沒有切實的實驗證據來支撐。還有更大膽的猜想，認為量子糾纏現象只是高維度在低維度的投影導致的，這種想法就更大膽了，更難通過實驗去驗證，大家知道就可以了，有助于拓寬我們的思維。

最后說一點，很多人會對量子通訊有誤解，認為量子通信就是利用量子糾纏現象來超光速傳遞信息，其實并不是這樣的。

任何信息的傳遞都不可能超過光速，這一點是毫無疑問的。所謂的量子通訊，主要目的并不是傳遞信息，而是利用量子糾纏現象進行量子密鑰分發，說白了就是給信息加密，保證信息的安全性。

傳統的文件加密方式，不管密碼有多復雜，理論上都可以進行破解。但利用量子糾纏現象給信息加密，就不存在破解的可能性。因為量子的狀態本來就是不確定的，是完全隨機的，而我們現實生活中所有的隨機行為其實都是偽隨機，都有一定的規律可循。但在量子世界，一切都是真正的隨機，毫無規律可循。

同時，如果任何人一旦想竊取信息，必須進行某種形式的觀測，而任何觀測行為都會導致量子發生坍縮，量子狀態的改變一定會引起信息傳播者和接收者的注意，讓竊取行為無法得逞。