深度長(zhǎng)文：量子糾纏，到底是如何糾纏的？

量子糾纏，你或許在新聞、科幻電影里聽(tīng)過(guò)這個(gè)詞，它被描述為“超越時(shí)空的關(guān)聯(lián)”“鬼魅般的超距作用”，仿佛帶著一層神秘的面紗，讓人既好奇又敬畏。

很多人覺(jué)得量子糾纏是遙不可及的理論，是物理學(xué)家專屬的研究課題，與我們的生活無(wú)關(guān)。

但事實(shí)上，它不僅是量子力學(xué)的核心支柱，更是未來(lái)量子通信、量子計(jì)算的基礎(chǔ)，正在悄悄改變我們對(duì)世界的認(rèn)知，甚至可能重塑人類的科技格局。

今天，我們就拋開(kāi)晦澀的公式和復(fù)雜的推導(dǎo)，用通俗的語(yǔ)言、鮮活的案例，一步步揭開(kāi)量子糾纏的神秘面紗。

要理解量子糾纏，我們首先要跳出宏觀世界的思維定式——在我們?nèi)粘Ｋ幍暮暧^世界里，萬(wàn)物皆有明確的狀態(tài)：桌子是靜止的，杯子是有形的，一個(gè)物體的狀態(tài)不會(huì)因?yàn)榱硪粋€(gè)物體的變化而瞬間改變，哪怕它們?cè)?jīng)靠得很近。

但在量子世界里，一切規(guī)則都被打破了，粒子的行為充滿了“反直覺(jué)”的特性，而量子糾纏，就是這種特性的極致體現(xiàn)。

在量子力學(xué)里，當(dāng)幾個(gè)粒子在彼此相互作用后，由于各個(gè)粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì)，無(wú)法單獨(dú)描述各個(gè)粒子的性質(zhì)，只能描述整體系統(tǒng)的性質(zhì)，則稱這一現(xiàn)象為量子糾纏。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是這幾個(gè)粒子變成了一個(gè)“命運(yùn)共同體”，無(wú)論它們相隔多遠(yuǎn)，只要其中一個(gè)粒子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)粒子會(huì)瞬間做出對(duì)應(yīng)的變化，仿佛它們之間有某種“心靈感應(yīng)”，哪怕遠(yuǎn)在天涯，也能“心有靈犀”。

這里有一個(gè)關(guān)鍵前提：量子糾纏是一種純粹發(fā)生于量子系統(tǒng)的現(xiàn)象；在經(jīng)典力學(xué)里，找不到類似的現(xiàn)象。

我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比來(lái)理解：宏觀世界中，兩個(gè)小球碰撞后，它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分別描述，比如一個(gè)向左運(yùn)動(dòng)，一個(gè)向右運(yùn)動(dòng)，彼此獨(dú)立、互不影響；但量子世界中，兩個(gè)糾纏的粒子，就像一個(gè)“整體”被拆分，我們無(wú)法說(shuō)清楚其中一個(gè)粒子的自旋、偏振等狀態(tài)，只能說(shuō)這個(gè)“整體系統(tǒng)”具有某種狀態(tài)——就像你不能單獨(dú)說(shuō)“左手的狀態(tài)”，因?yàn)樽笫值拇嬖诒旧砭鸵蕾囉谏眢w這個(gè)整體，量子糾纏的粒子，就是這樣一種“不可分割”的整體。

更神奇的是，假若我們對(duì)兩個(gè)相互糾纏的粒子分別測(cè)量其物理性質(zhì)，比如位置、動(dòng)量、自旋、偏振等，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一種奇特的量子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。

舉一個(gè)最經(jīng)典的例子：假設(shè)一個(gè)零自旋粒子衰變?yōu)閮蓚€(gè)以相反方向移動(dòng)分離的粒子，沿著某一特定方向，我們對(duì)其中一個(gè)粒子測(cè)量自旋，如果得到的結(jié)果是上旋，那么另外一個(gè)粒子的自旋必定為下旋；如果得到的結(jié)果是下旋，那么另外一個(gè)粒子的自旋必定為上旋——這種關(guān)聯(lián)是絕對(duì)的、瞬間的，沒(méi)有任何延遲。

更特別的是，假設(shè)我們沿著兩個(gè)不同方向分別測(cè)量這兩個(gè)粒子的自旋，就會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果違反貝爾不等式（后面會(huì)詳細(xì)解釋這個(gè)不等式的意義）；除此之外，還會(huì)出現(xiàn)一種貌似佯謬般的現(xiàn)象：當(dāng)我們對(duì)其中一個(gè)粒子做測(cè)量時(shí)，另外一個(gè)粒子似乎“知道”測(cè)量動(dòng)作的發(fā)生與結(jié)果，盡管我們至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何傳遞信息的機(jī)制，盡管兩個(gè)粒子可能相隔數(shù)公里、甚至上千公里。

正是這種“瞬間關(guān)聯(lián)”，讓愛(ài)因斯坦也感到困惑不已，他曾譏諷量子糾纏為“鬼魅般的超距作用”——在他的認(rèn)知里，宇宙中任何信息的傳遞都不能超過(guò)光速，而量子糾纏的這種“瞬間響應(yīng)”，似乎違背了相對(duì)論的基本原理。

也正是這種爭(zhēng)議，讓量子糾纏從一個(gè)理論概念，逐漸成為物理學(xué)界研究的焦點(diǎn)，開(kāi)啟了長(zhǎng)達(dá)近百年的探索之路。

很多人對(duì)量子糾纏的誤解，源于沒(méi)有抓住它的核心特征。

其實(shí)，只要掌握以下三個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，你就能避開(kāi)大多數(shù)誤區(qū)，真正入門量子糾纏——這三個(gè)要點(diǎn)，是理解后續(xù)所有內(nèi)容的基礎(chǔ)，缺一不可。

1.量子糾纏只發(fā)生在量子系統(tǒng)，宏觀世界目前尚未發(fā)現(xiàn)

首先要明確一個(gè)核心事實(shí)：量子糾纏是量子系統(tǒng)的“專屬現(xiàn)象”，在我們?nèi)粘Ｋ幍暮暧^世界里，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何類似的現(xiàn)象。

這里的“量子系統(tǒng)”，指的是由微觀粒子（如電子、光子、原子等）組成的系統(tǒng)，這些微觀粒子的行為遵循量子力學(xué)的規(guī)律，而宏觀物體（如桌子、椅子、人類本身）的行為，遵循的是經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，二者有著本質(zhì)的區(qū)別。

很多人會(huì)問(wèn)：“既然量子糾纏這么神奇，為什么我們?nèi)粘Ｉ钪懈惺懿坏剑俊?/p>

答案很簡(jiǎn)單：宏觀物體是由無(wú)數(shù)微觀粒子組成的，這些微觀粒子之間也可能存在微弱的糾纏，但由于數(shù)量龐大、相互干擾，這種糾纏會(huì)迅速“退相干”，變得無(wú)法觀測(cè)。就像一滴水融入大海，它的存在依然是客觀的，但我們已經(jīng)無(wú)法單獨(dú)分辨出這一滴水——宏觀物體中的量子糾纏，就是這樣被“淹沒(méi)”了。

這里需要特別強(qiáng)調(diào)：我們說(shuō)“宏觀世界找不到量子糾纏”，特指“目前找不到”“目前沒(méi)有找到”。

這并不意味著量子糾纏絕對(duì)不會(huì)在宏觀世界出現(xiàn)，只是以我們目前的科技水平，還無(wú)法觀測(cè)和實(shí)現(xiàn)宏觀物體的量子糾纏。

隨著研究的深入，未來(lái)或許我們能在更大尺度的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)量子糾纏的痕跡，但就目前而言，量子糾纏的研究和應(yīng)用，依然集中在微觀量子系統(tǒng)中。

2.量子糾纏的系統(tǒng)，必須是兩個(gè)及以上粒子的“整體系統(tǒng)”

發(fā)生量子糾纏的系統(tǒng)，必須是兩個(gè)或兩個(gè)以上粒子組成的量子系統(tǒng)。這里的重點(diǎn)，不僅僅是“兩個(gè)及以上粒子”，更重要的是“系統(tǒng)”這兩個(gè)字——談到系統(tǒng)，我們必須想到“整體性”。

也就是說(shuō)，發(fā)生量子糾纏的粒子，不是彼此獨(dú)立的個(gè)體，而是一個(gè)不可分割的整體，它們的性質(zhì)是“綁定”在一起的，無(wú)法單獨(dú)描述。

舉一個(gè)通俗的例子：就像一對(duì)雙胞胎，他們從出生起就共享著相似的基因和成長(zhǎng)環(huán)境，雖然是兩個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，但在很多方面會(huì)表現(xiàn)出驚人的一致性——比如同時(shí)生病、同時(shí)產(chǎn)生相同的想法。

但這種一致性，依然是“兩個(gè)獨(dú)立個(gè)體的相似性”，而量子糾纏的粒子，是真正的“整體”——它們就像一個(gè)物體的兩個(gè)部分，比如你的左手和右手，你不能說(shuō)“左手是獨(dú)立的”“右手是獨(dú)立的”，因?yàn)樗鼈兌际悄闵眢w的一部分，共享著同一個(gè)身體系統(tǒng)。

量子糾纏的粒子，就是這樣一種“不可分割的整體”：它們的自旋、偏振等物理性質(zhì)，是整個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)，而不是單個(gè)粒子的性質(zhì)。

哪怕我們把這兩個(gè)粒子分開(kāi)，相隔很遠(yuǎn)的距離，它們依然是這個(gè)整體系統(tǒng)的一部分，一個(gè)粒子的狀態(tài)變化，必然會(huì)影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)——這不是因?yàn)樗鼈冎g有“信號(hào)傳遞”，而是因?yàn)樗鼈儽旧砭褪且粋€(gè)整體，就像你動(dòng)左手，右手不會(huì)因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)而不“知道”，因?yàn)樗鼈兌紝儆谀愕纳眢w。

這里有一個(gè)常見(jiàn)的誤解：很多人認(rèn)為“任意兩個(gè)粒子都能發(fā)生量子糾纏”。

其實(shí)不然，量子糾纏的產(chǎn)生是有條件的，最核心的條件就是“同源性”——也就是說(shuō)，這些粒子必須來(lái)自同一個(gè)源頭，經(jīng)過(guò)相互作用后形成一個(gè)整體系統(tǒng)。

比如，通過(guò)激光照射某種晶體，產(chǎn)生的一對(duì)光子，才有可能發(fā)生量子糾纏；而你隨便拿一個(gè)手電發(fā)出的光子，和我手電發(fā)出的光子，由于來(lái)源不同，沒(méi)有經(jīng)過(guò)相互作用，是絕對(duì)不可能發(fā)生量子糾纏的。

最經(jīng)典的案例就是：照射激光束于偏硼酸鋇晶體，會(huì)因第二型自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換機(jī)制，在兩個(gè)圓錐面交集的兩條直線之處，制備出很多偏振相互垂直的糾纏光子對(duì)。

這些光子對(duì)來(lái)自同一個(gè)激光源，經(jīng)過(guò)晶體的作用后形成了一個(gè)整體系統(tǒng)，因此才會(huì)產(chǎn)生量子糾纏——這也印證了“同源性”是量子糾纏產(chǎn)生的必要條件。

3.量子糾纏的距離是有限的，并非“無(wú)限遠(yuǎn)”

這是最容易被誤解的一個(gè)要點(diǎn)——很多百科資料和科普文章，因?yàn)闆](méi)有明確說(shuō)明，導(dǎo)致很多人以為“相距無(wú)限遠(yuǎn)的粒子，都能發(fā)生量子糾纏”。

但事實(shí)上，這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的：目前為止，沒(méi)有任何一項(xiàng)研究顯示，一個(gè)粒子能和一光年之外的粒子發(fā)生量子糾纏；理論上量子糾纏可以達(dá)到無(wú)限遠(yuǎn)，但在現(xiàn)實(shí)中，它的距離是有嚴(yán)格限制的。

為什么理論上無(wú)限遠(yuǎn)，現(xiàn)實(shí)中卻有限制？

核心原因有兩個(gè)：一是量子糾纏態(tài)非常“脆弱”，容易受到外界干擾，一旦受到干擾，糾纏態(tài)就會(huì)解除（也就是我們常說(shuō)的“退相干”）；二是量子糾纏的維持，依賴于特定的“場(chǎng)”（我們后面會(huì)詳細(xì)解釋），而場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)隨著距離的增加而衰減，距離越遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)越弱，糾纏態(tài)就越難維持。

我們可以通過(guò)一些真實(shí)的實(shí)驗(yàn)案例，來(lái)直觀感受量子糾纏的距離限制。

早在2005年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、彭承志等研究人員的小組，就在合肥創(chuàng)造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、發(fā)送的世界紀(jì)錄，同時(shí)驗(yàn)證了在外層空間與地球之間分發(fā)糾纏光子的可行性。

2007年開(kāi)始，中國(guó)科大——清華大學(xué)聯(lián)合研究小組在北京架設(shè)了長(zhǎng)達(dá)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實(shí)現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子態(tài)隱形傳輸，證實(shí)了量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來(lái)基于衛(wèi)星中繼的全球化量子通信網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。

該成果已經(jīng)發(fā)表在2010年6月1日出版的英國(guó)《自然》雜志子刊《自然·光子學(xué)》上，并引起了廣泛關(guān)注。

從這些實(shí)驗(yàn)中，我們能看到幾個(gè)關(guān)鍵信息：首先，實(shí)驗(yàn)中提到的距離是“13公里”“16公里”，這些數(shù)字雖然已經(jīng)很驚人，但依然是有限的；其次，實(shí)驗(yàn)中多次提到“可行性”，這說(shuō)明實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子糾纏和量子傳輸，難度非常大，需要克服無(wú)數(shù)技術(shù)難題；最后，這些實(shí)驗(yàn)都是在“自由空間”或“量子信道”中進(jìn)行的，目的就是為了減少外界干擾，維持糾纏態(tài)。

而目前，量子糾纏的最遠(yuǎn)距離紀(jì)錄，是由我國(guó)的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”創(chuàng)造的——2017年6月16日，“墨子號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)量子糾纏光子被分發(fā)到相距超過(guò)1200公里的距離后，仍可繼續(xù)保持其量子糾纏的狀態(tài)。

這一紀(jì)錄，已經(jīng)是目前人類所能實(shí)現(xiàn)的最遠(yuǎn)距離，但即便如此，1200公里與“一光年”（約9.46萬(wàn)億公里）相比，依然是微不足道的。

所以，我們可以明確：量子糾纏的距離是有限的，隨著距離的增加，糾纏態(tài)會(huì)越來(lái)越脆弱，越來(lái)越容易被干擾而解除；所謂“量子糾纏可以跨越無(wú)限距離”，只是理論上的假設(shè)，在現(xiàn)實(shí)中，受限于技術(shù)和環(huán)境，我們還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，甚至可能永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)——至少在目前的認(rèn)知范圍內(nèi)，與10光年之外的粒子發(fā)生糾纏，依然是天方夜譚。

除此之外，還有一個(gè)重要的點(diǎn)：量子糾纏無(wú)法被“控制”。因?yàn)椤翱刂啤本鸵馕吨案蓴_”，而干擾會(huì)直接導(dǎo)致糾纏態(tài)解除——這也是量子糾纏的一個(gè)核心特性，它是一種“自然的關(guān)聯(lián)”，我們可以觀測(cè)它、利用它，但無(wú)法控制它。

量子糾纏的概念，并不是一開(kāi)始就被物理學(xué)界接受的。

它的誕生，源于一場(chǎng)著名的科學(xué)爭(zhēng)論——EPR之爭(zhēng)，這場(chǎng)爭(zhēng)論的雙方，是兩位物理學(xué)界的巨擘：愛(ài)因斯坦和玻爾。

正是這場(chǎng)爭(zhēng)論，讓量子糾纏從一個(gè)理論猜想，逐漸成為量子力學(xué)的核心概念，也開(kāi)啟了人類對(duì)量子世界的深入探索。

時(shí)間回到1935年，愛(ài)因斯坦、博士后羅森、研究員波多爾斯基合作完成了一篇論文《物理實(shí)在的量子力學(xué)描述能否被認(rèn)為是完備的？》，并將這篇論文發(fā)表于5月份的《物理評(píng)論》。

這篇論文，是最早探討量子力學(xué)理論對(duì)于強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)所做的反直覺(jué)預(yù)測(cè)的一篇論文，也是EPR佯謬的起源。

在這篇論文里，愛(ài)因斯坦等人詳細(xì)表述了EPR佯謬，試圖借著一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來(lái)論述量子力學(xué)的不完備性質(zhì)。他們的核心觀點(diǎn)是：如果一個(gè)物理理論對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的，那么物理實(shí)在的每個(gè)要素都必須在其中有它的對(duì)應(yīng)量（完備性判據(jù)）；當(dāng)我們不對(duì)體系進(jìn)行任何干擾，卻能確定地預(yù)言某個(gè)物理量的值時(shí)，必定存在著一個(gè)物理實(shí)在的要素對(duì)應(yīng)于這個(gè)物理量（實(shí)在性判據(jù)）。

而量子力學(xué)中，粒子的狀態(tài)是“不確定的”，只有在測(cè)量時(shí)才能確定，這顯然不符合他們提出的判據(jù)，因此，他們認(rèn)為量子力學(xué)是不完備的。

愛(ài)因斯坦等人設(shè)計(jì)的思想實(shí)驗(yàn)，核心就是量子糾纏：假設(shè)有兩個(gè)相互糾纏的粒子，我們將它們分開(kāi)，送到很遠(yuǎn)的地方，然后測(cè)量其中一個(gè)粒子的狀態(tài)，就能瞬間確定另一個(gè)粒子的狀態(tài)——這在愛(ài)因斯坦看來(lái)，是不可接受的。

因?yàn)榘凑障鄬?duì)論，信息的傳遞速度不能超過(guò)光速，而量子糾纏的這種“瞬間關(guān)聯(lián)”，仿佛是一種“超距作用”，違背了相對(duì)論的基本原理。

為了反駁量子力學(xué)的“不完備性”，愛(ài)因斯坦提出了“隱變量理論”——他認(rèn)為，量子粒子的狀態(tài)之所以看起來(lái)是不確定的，是因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一些“隱藏的變量”，這些變量決定了粒子的狀態(tài)；一旦我們找到這些隱變量，就能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)粒子的狀態(tài)，量子力學(xué)也就變得完備了。

而量子糾纏的“瞬間關(guān)聯(lián)”，其實(shí)是這些隱變量在起作用，并不是真正的“超距作用”。

需要注意的是，愛(ài)因斯坦等人并沒(méi)有更進(jìn)一步研究量子糾纏的特性——他們提出EPR佯謬，目的只是為了質(zhì)疑量子力學(xué)的完備性，量子糾纏在他們看來(lái)，只是一個(gè)“用來(lái)反駁量子力學(xué)”的工具。

但他們沒(méi)有想到，這篇論文會(huì)在量子力學(xué)界掀起一陣風(fēng)暴，也讓量子糾纏這個(gè)概念，逐漸走進(jìn)了物理學(xué)家的視野。

面對(duì)愛(ài)因斯坦等人的反駁，玻爾（哥本哈根詮釋的創(chuàng)建者之一）立刻放下手里所有其它工作，專心研究EPR論題。

同年7月，玻爾撰寫完畢反駁論文，以同論文名發(fā)表于10月份的《物理評(píng)論》。在這篇論文里，他發(fā)掘出EPR思想實(shí)驗(yàn)里的一個(gè)弱點(diǎn)：實(shí)在性判據(jù)要求“測(cè)量時(shí)對(duì)于系統(tǒng)不造成任何攪擾”，但他認(rèn)為這句話的語(yǔ)義含混不清。

玻爾強(qiáng)調(diào)，被測(cè)量的微觀物體與做測(cè)量的儀器形成一個(gè)不容分割的整體，這就是為什么EPR思想實(shí)驗(yàn)提出的實(shí)在要素判據(jù)，當(dāng)應(yīng)用于量子現(xiàn)象時(shí)，顯得含混不清。

專門測(cè)量位置的儀器，可以用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量粒子A的位置，從而準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)粒子B的位置，但也因?yàn)椴荒軠?zhǔn)確地測(cè)量粒子A的動(dòng)量，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量粒子B的動(dòng)量。實(shí)在要素判據(jù)應(yīng)該將測(cè)量?jī)x器與被測(cè)量的粒子共同納入考量。

這場(chǎng)爭(zhēng)論，最終沒(méi)有得出明確的結(jié)論——愛(ài)因斯坦和玻爾兩人彼此終生都沒(méi)有被對(duì)方說(shuō)服。愛(ài)因斯坦始終堅(jiān)持量子力學(xué)是不完備的，而玻爾則堅(jiān)持哥本哈根詮釋的正確性，認(rèn)為量子粒子的狀態(tài)本身就是不確定的，測(cè)量行為會(huì)影響粒子的狀態(tài)。

EPR論文發(fā)表后，引起了眾多物理學(xué)家的關(guān)注，其中就包括薛定諤——量子力學(xué)的另一位巨擘，薛定諤方程的提出者。

薛定諤閱讀完畢EPR論文之后，有很多心得感想，他用德文寫了一封信給愛(ài)因斯坦，在這封信里，他最先使用了術(shù)語(yǔ)Verschr?nkung（他自己將之翻譯為“糾纏”），這是為了形容在EPR思想實(shí)驗(yàn)里，兩個(gè)暫時(shí)耦合的粒子，不再耦合之后彼此之間仍舊維持的關(guān)聯(lián)。

不久之后，薛定諤發(fā)表了一篇重要論文，對(duì)于“量子糾纏”這一術(shù)語(yǔ)給予了明確的定義，并且深入研究、探索了相關(guān)概念。

薛定諤很快就體會(huì)到了這一概念的重要性，他明確表明：量子糾纏不只是量子力學(xué)的某個(gè)很有意思的性質(zhì)，而是量子力學(xué)的特征性質(zhì)；量子糾纏在量子力學(xué)與經(jīng)典思路之間，做了一個(gè)完全的切割——它徹底打破了經(jīng)典力學(xué)的思維定式，讓人們意識(shí)到，量子世界的規(guī)律，與宏觀世界有著本質(zhì)的不同。

有趣的是，如同愛(ài)因斯坦一樣，薛定諤對(duì)于量子糾纏的概念也并不滿意。

因?yàn)樵谒磥?lái)，量子糾纏似乎違反了相對(duì)論中對(duì)于信息傳遞所設(shè)定的速度極限——就像愛(ài)因斯坦所說(shuō)的“鬼魅般的超距作用”，這種瞬間的關(guān)聯(lián)，在經(jīng)典物理學(xué)中是無(wú)法解釋的。

除此之外，薛定諤還為了進(jìn)一步顯示量子力學(xué)的不完備性，將量子力學(xué)應(yīng)用到宏觀效應(yīng)中，構(gòu)思了著名的“薛定諤貓”思想實(shí)驗(yàn)：

一只貓被關(guān)在一個(gè)密閉的盒子里，盒子里有一瓶毒藥、一個(gè)放射性原子核，原子核衰變的概率是50%——如果原子核衰變，就會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)，打破毒藥瓶，貓就會(huì)死亡；如果原子核不衰變，貓就會(huì)存活。在我們打開(kāi)盒子之前，原子核的狀態(tài)是“衰變”和“不衰變”的疊加態(tài)，那么貓的狀態(tài)，就是“死亡”和“存活”的疊加態(tài)——這顯然與我們的日常認(rèn)知相悖，薛定諤想用這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明量子力學(xué)的“荒謬性”，也間接支持了愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)。

盡管薛定諤對(duì)量子糾纏的概念并不滿意，但他的研究，卻讓量子糾纏從一個(gè)“配角”，變成了量子力學(xué)的“主角”。他對(duì)量子糾纏的定義和探索，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)，也讓更多的物理學(xué)家開(kāi)始關(guān)注這一神奇的現(xiàn)象。

不過(guò)，在EPR論文發(fā)表后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，物理學(xué)術(shù)界并沒(méi)有特別重視量子糾纏這一論題。很多物理學(xué)家認(rèn)為，這一論題與現(xiàn)代量子力學(xué)并沒(méi)有什么牽扯，只是一場(chǎng)“哲學(xué)層面的爭(zhēng)論”，沒(méi)有實(shí)際的研究?jī)r(jià)值；同時(shí)，也沒(méi)有任何物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)EPR論文可能存在的重大瑕疵——直到貝爾不等式的提出，這場(chǎng)爭(zhēng)論才迎來(lái)了新的轉(zhuǎn)折。

值得一提的是，1953年，英國(guó)物理學(xué)家D·玻姆同樣認(rèn)為哥本哈根詮釋對(duì)物理實(shí)在的解釋是不完備的，需要附加的參量來(lái)描述，從而在愛(ài)因斯坦隱變量理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了更完善的隱變量理論，為后續(xù)貝爾不等式的提出奠定了基礎(chǔ)。

1964年，北愛(ài)爾蘭物理學(xué)家約翰·貝爾提出了一篇論文，這篇論文徹底改變了量子糾纏的研究格局——他提出了貝爾不等式，為驗(yàn)證愛(ài)因斯坦的隱變量理論和量子力學(xué)的正確性，提供了一個(gè)可實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法。

貝爾的核心觀點(diǎn)是：對(duì)于EPR思想實(shí)驗(yàn)，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)，與定域性隱變量理論的預(yù)測(cè)，有著明顯的區(qū)別。

概略而言，假若我們測(cè)量?jī)蓚€(gè)糾纏粒子分別沿著不同軸向的自旋，那么量子力學(xué)得到的統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)性結(jié)果，比定域性隱變量理論要強(qiáng)很多；而貝爾不等式，就定性地給出了這種差別的界限——通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以檢測(cè)出這種差別，從而判斷到底是量子力學(xué)正確，還是隱變量理論正確。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，貝爾不等式就像是一個(gè)“試金石”：如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足貝爾不等式，那么愛(ài)因斯坦的隱變量理論就是正確的，量子力學(xué)是不完備的；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果違反貝爾不等式，那么隱變量理論就是錯(cuò)誤的，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)是正確的。

貝爾不等式提出后，物理學(xué)家們立刻開(kāi)始了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1972年，約翰·克勞澤與史達(dá)特·弗利曼首先完成了這種檢試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果違反了貝爾不等式，支持了量子力學(xué)的預(yù)測(cè)。

1982年，阿蘭·阿斯佩的博士論文，就是以這種檢試實(shí)驗(yàn)為題目，他的實(shí)驗(yàn)更加精密，排除了更多的干擾因素，得到的結(jié)果依然違反貝爾不等式，進(jìn)一步證實(shí)了量子力學(xué)的正確性。

此后，無(wú)數(shù)物理學(xué)家重復(fù)了類似的實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室里，還是在自由空間中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都一致地違反了貝爾不等式——這意味著，愛(ài)因斯坦提出的定域性隱變量理論是不成立的，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)是正確的；量子糾纏的“瞬間關(guān)聯(lián)”，并不是因?yàn)椤半[變量”的作用，而是量子世界本身的特性。

不過(guò)，需要強(qiáng)調(diào)的是，至今為止，每一個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)都存在著一定的漏洞——比如局域性漏洞、檢測(cè)效率漏洞等，這些漏洞導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的正確性遭到了一定的質(zhì)疑。因此，物理學(xué)家們依然在不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，試圖排除所有漏洞，給出一個(gè)無(wú)可爭(zhēng)議的結(jié)論。但就目前而言，絕大多數(shù)物理學(xué)家都已經(jīng)接受了量子力學(xué)的正確性，也承認(rèn)了量子糾纏的客觀存在。

1991年，D·梅爾銘在一場(chǎng)講座里直截了當(dāng)?shù)谋硎荆癊PR論文有誤”。

在稍后的討論中，EPR作者之一的羅森很有禮貌的承認(rèn)，“該論文無(wú)誤，它做了一些假設(shè)，然后給出邏輯的總結(jié)；該假設(shè)有誤”——這也間接承認(rèn)了，愛(ài)因斯坦等人當(dāng)年的質(zhì)疑，存在一定的局限性。

隨著貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，量子糾纏的存在被廣泛認(rèn)可，物理學(xué)家們開(kāi)始將目光從“爭(zhēng)論”轉(zhuǎn)向“應(yīng)用”——既然量子糾纏是量子世界的固有特性，我們能否利用它來(lái)解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題？

答案是肯定的。

這些年來(lái)，眾多卓越的研究結(jié)果，促成了應(yīng)用這些超強(qiáng)關(guān)聯(lián)來(lái)傳遞信息的可能性，從而導(dǎo)致了量子密碼學(xué)的成功發(fā)展。

其中，最著名的就是查理斯·貝內(nèi)特與吉勒·布拉薩發(fā)明的BB84協(xié)議、阿圖爾·艾克特發(fā)明的E91協(xié)議——這兩個(gè)協(xié)議，都是基于量子糾纏的特性，實(shí)現(xiàn)了“絕對(duì)安全”的信息傳輸，為量子通信的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

除此之外，中國(guó)在量子糾纏的應(yīng)用研究方面，也走在了世界的前列。

除了我們之前提到的潘建偉團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)、“墨子號(hào)”衛(wèi)星的突破，中國(guó)科大的研究團(tuán)隊(duì)還在量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。

2024年，潘建偉、包小輝、張強(qiáng)等研究人員首次采用單光子干涉在獨(dú)立存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間建立糾纏，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了國(guó)際首個(gè)基于糾纏的城域三節(jié)點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)。

該工作使得現(xiàn)實(shí)量子糾纏網(wǎng)絡(luò)的距離由以往的幾十米整整提升了三個(gè)數(shù)量級(jí)至幾十公里，為后續(xù)開(kāi)展盲量子計(jì)算、分布式量子計(jì)算、量子增強(qiáng)長(zhǎng)基線干涉等量子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用奠定了科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

這個(gè)城域量子網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別位于中國(guó)科大東區(qū)、合肥創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園、安徽光機(jī)所，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)超穩(wěn)腔穩(wěn)頻、光鎖相環(huán)等一系列精密技術(shù)，解決了單光子相位控制的難題，成功實(shí)現(xiàn)了相距十幾千米遠(yuǎn)的量子存儲(chǔ)器之間的糾纏。

與美國(guó)哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)同期的成果相比，中國(guó)科大的成果在糾纏效率方面有明顯優(yōu)勢(shì)，比哈佛大學(xué)的工作高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

從EPR之爭(zhēng)到貝爾不等式，從理論猜想到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從實(shí)驗(yàn)室里的小尺度實(shí)驗(yàn)到“墨子號(hào)”的千公里級(jí)實(shí)驗(yàn)，量子糾纏的研究，走過(guò)了近百年的歷程。

它從一個(gè)被愛(ài)因斯坦質(zhì)疑的“鬼魅現(xiàn)象”，變成了量子力學(xué)的核心支柱，變成了未來(lái)科技的重要基礎(chǔ)——這不僅是科學(xué)的進(jìn)步，更是人類對(duì)宇宙認(rèn)知的深化。

了解了量子糾纏的定義、要點(diǎn)和歷史，相信你心中一定還有很多疑問(wèn)——這很正常，量子糾纏本身就是一種反直覺(jué)的現(xiàn)象，哪怕是物理學(xué)家，也花了近百年的時(shí)間才逐漸理解它。

下面，我們就來(lái)解答四個(gè)最常見(jiàn)、最核心的疑問(wèn)，幫你徹底讀懂量子糾纏，避開(kāi)常見(jiàn)的誤區(qū)。

1.量子糾纏引導(dǎo)的量子密碼學(xué)，為何是絕對(duì)安全的？

量子密碼學(xué)，是量子糾纏最成熟、最具應(yīng)用價(jià)值的領(lǐng)域之一，它的核心優(yōu)勢(shì)就是“絕對(duì)安全”——這種安全，是傳統(tǒng)密碼學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而這一切，都源于量子糾纏的特性。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子密碼學(xué)之所以安全，核心原因就是：量子糾纏態(tài)是一個(gè)不可分割的整體系統(tǒng)，它無(wú)法被干擾、無(wú)法被侵入。

在傳統(tǒng)的密碼學(xué)中，信息的傳輸是通過(guò)“密鑰”來(lái)加密的，而密鑰本身是可以被竊取、被破解的——比如黑客可以通過(guò)攔截信號(hào)、破解算法，獲取密鑰，從而竊取信息，而我們很難發(fā)現(xiàn)這種竊取行為。

但量子密碼學(xué)不同，它的密鑰是基于量子糾纏的特性生成的：我們利用一對(duì)糾纏的光子，將密鑰信息編碼在光子的偏振態(tài)中，然后將這對(duì)光子分別發(fā)送給發(fā)送方和接收方。如果有黑客試圖攔截光子、竊取密鑰，就會(huì)對(duì)光子的偏振態(tài)造成干擾——而這種干擾，會(huì)直接導(dǎo)致量子糾纏態(tài)的解除，發(fā)送方和接收方就能立刻發(fā)現(xiàn)有人在竊取信息，從而終止信息傳輸，避免密鑰泄露。

這里需要特別理解“傳輸”這個(gè)詞——量子糾纏的“傳輸”，并不是我們?nèi)粘＠斫獾摹鞍岩粋€(gè)東西送到另一個(gè)地方”，比如我們給別人發(fā)郵件、發(fā)消息，是把信息從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方；而量子糾纏的“傳輸”，是“量子態(tài)的傳遞”，是兩個(gè)糾纏粒子之間的“狀態(tài)關(guān)聯(lián)”，它并沒(méi)有傳遞任何實(shí)際的“東西”，只是一種狀態(tài)的同步。

舉一個(gè)通俗的例子：傳統(tǒng)密碼學(xué)就像你把一封信放在一個(gè)盒子里，用一把鑰匙鎖起來(lái)，然后把盒子寄給別人——黑客可以偷偷復(fù)制一把鑰匙，打開(kāi)盒子，竊取信件，而你和收件人都不知道；而量子密碼學(xué)，就像你和收件人各有一個(gè)“同步的信號(hào)燈”，這兩個(gè)信號(hào)燈是糾纏的，你這邊的信號(hào)燈亮紅燈，收件人那邊的信號(hào)燈就會(huì)瞬間亮綠燈，你這邊亮綠燈，收件人那邊就亮紅燈。如果有黑客試圖干擾信號(hào)燈，信號(hào)燈就會(huì)立刻熄滅，你和收件人就能立刻發(fā)現(xiàn)異常，終止通信。

目前，量子密碼學(xué)已經(jīng)開(kāi)始落地應(yīng)用，比如我國(guó)的“京滬干線”量子通信骨干網(wǎng)，就是利用量子糾纏的特性，實(shí)現(xiàn)了銀行、政務(wù)等領(lǐng)域的安全信息傳輸——它的安全性，是傳統(tǒng)通信無(wú)法比擬的，也是未來(lái)信息安全的重要發(fā)展方向。

２.量子糾纏的距離已達(dá)1200公里，是不是說(shuō)明它超光速了？相對(duì)論錯(cuò)了嗎？

這是最受關(guān)注、也最容易被誤解的一個(gè)問(wèn)題——很多人看到“量子糾纏的距離達(dá)到1200公里”“瞬間關(guān)聯(lián)”，就認(rèn)為量子糾纏的速度超過(guò)了光速，甚至認(rèn)為相對(duì)論是錯(cuò)誤的。但事實(shí)上，這種說(shuō)法是完全錯(cuò)誤的：量子糾纏并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的超光速，相對(duì)論依然是正確的。

核心原因很簡(jiǎn)單：量子糾纏并沒(méi)有傳遞任何“有效信息”。

相對(duì)論禁止的，是“有效信息的傳遞速度超過(guò)光速”——什么是有效信息？就是能夠傳遞具體內(nèi)容、能夠改變接收方狀態(tài)的信息，比如一封信、一段消息、一個(gè)指令。而量子糾纏的“瞬間關(guān)聯(lián)”，并沒(méi)有傳遞任何有效信息，它只是兩個(gè)糾纏粒子之間的“狀態(tài)同步”，這種同步，是基于它們作為“整體系統(tǒng)”的特性，而不是因?yàn)樗鼈冎g有“超光速的信號(hào)傳遞”。

舉一個(gè)最通俗的例子：你有一副手套，一只左手套，一只右手套，你把左手套放在北京，把右手套放在上海，然后你在北京打開(kāi)盒子，發(fā)現(xiàn)里面是左手套，你就立刻知道，上海的盒子里一定是右手套——這種“瞬間知道”，并不是因?yàn)楸本┖蜕虾Ｖg有超光速的信號(hào)傳遞，而是因?yàn)檫@副手套本身就是一個(gè)“整體”，它們的狀態(tài)是預(yù)先確定的，只是你之前不知道而已。

量子糾纏的粒子，就是這樣一種“預(yù)先綁定”的整體，它們的狀態(tài)同步，并不是傳遞信息，而是對(duì)“整體狀態(tài)”的觀測(cè)。

再舉一個(gè)更形象的例子：兩個(gè)人坐一個(gè)蹺蹺板玩，A和B坐在上面的時(shí)候，就有了這種超關(guān)聯(lián)聯(lián)系，也就是“糾纏”。A下去，B必然上來(lái)；相反，B下去，A立刻上來(lái)。

但我們不能說(shuō)這種聯(lián)系是“超距的”，也不能說(shuō)A和B之間的變化是超光速完成的——因?yàn)檫@和A、B之間的距離無(wú)關(guān)，只和它們之間的“蹺蹺板系統(tǒng)”有關(guān)。它們本身就是一個(gè)整體，一個(gè)人的動(dòng)作，必然會(huì)影響另一個(gè)人，這不是因?yàn)樾盘?hào)傳遞，而是因?yàn)樗鼈儗儆谕粋€(gè)系統(tǒng)。

所以，量子糾纏的“瞬間關(guān)聯(lián)”，并沒(méi)有違反相對(duì)論——因?yàn)樗鼪](méi)有傳遞任何有效信息，只是對(duì)一個(gè)“整體系統(tǒng)”的不同部分進(jìn)行觀測(cè)，得到的結(jié)果是同步的。相對(duì)論依然是正確的，它依然是我們理解宇宙的核心理論之一。

３.如何理解量子力學(xué)這種“超光速”？它真的是超光速嗎？

其實(shí)，量子力學(xué)中所謂的“超光速”，并不是真正意義上的超光速——它只是一種“表觀上的超光速”，本質(zhì)上并沒(méi)有違反相對(duì)論，因?yàn)樗鼪](méi)有傳遞有效信息。

我們可以從兩個(gè)層面，來(lái)理解這種“表觀超光速”。

第一個(gè)層面：量子糾纏的粒子，是一個(gè)不可分割的整體，它們的狀態(tài)是由同一個(gè)波函數(shù)來(lái)描述的，與距離無(wú)關(guān)。

在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述量子粒子狀態(tài)的核心工具，對(duì)于兩個(gè)糾纏的粒子，它們的波函數(shù)是“糾纏在一起”的，無(wú)法單獨(dú)描述其中一個(gè)粒子的波函數(shù)——也就是說(shuō)，這兩個(gè)粒子的狀態(tài)，是由一個(gè)“共同的波函數(shù)”決定的，無(wú)論它們相隔多遠(yuǎn)，這個(gè)波函數(shù)都是一個(gè)整體，因此，當(dāng)我們測(cè)量其中一個(gè)粒子的狀態(tài)時(shí)，波函數(shù)會(huì)瞬間“坍縮”，另一個(gè)粒子的狀態(tài)也會(huì)隨之確定——這種“坍縮”是瞬間的，與距離無(wú)關(guān)，但它并沒(méi)有傳遞任何信息，只是波函數(shù)的一種自然變化。

第二個(gè)層面：我們可以用一個(gè)更直白的例子來(lái)理解。

你的大腦是一個(gè)復(fù)雜而神奇的系統(tǒng)，這是我們公認(rèn)的。

現(xiàn)在，你想象一下，你大腦中有兩個(gè)“粒子”，一個(gè)叫地球，一個(gè)叫太陽(yáng)。你憑借想象力，不到一秒鐘就從地球“跳到”了太陽(yáng)上——現(xiàn)實(shí)中，光從地球到太陽(yáng)需要8分鐘，而你用想象力一秒鐘就完成了，這叫超光速嗎？

顯然不叫，因?yàn)槟悴](méi)有真正“移動(dòng)”，也沒(méi)有傳遞任何有效信息，你只是在自己的大腦中完成了一次想象——這和量子糾纏的“瞬間關(guān)聯(lián)”很像，它并沒(méi)有真正“傳遞”什么，只是兩個(gè)糾纏粒子作為一個(gè)整體，狀態(tài)同步變化而已。

這里的核心要點(diǎn)是：真正意義上的超光速，必須滿足“傳遞有效信息”的條件——比如，你能把一個(gè)1G的電影，以超光速傳遞給遠(yuǎn)方的人；或者把一首歌，超光速傳遞給別人，這才算真正的超光速。而量子糾纏，并沒(méi)有傳遞任何有效信息，它只是兩個(gè)粒子的狀態(tài)同步，因此，它并不是真正意義上的超光速。

正如湯衛(wèi)東教授所說(shuō)：“量子隱形傳態(tài)，是在一對(duì)量子糾纏資源的輔助下，將某個(gè)未知量子態(tài)信息傳遞到另外一個(gè)地方。傳遞的是信息，而非物質(zhì)。若用‘瞬間轉(zhuǎn)移’來(lái)形容，轉(zhuǎn)移的也只是量子態(tài)，并不是粒子本身。”——這句話，精準(zhǔn)地概括了量子糾纏的“傳遞”特性：它傳遞的是量子態(tài)，不是物質(zhì)，也不是有效信息，因此，它不違反相對(duì)論，也不是真正意義上的超光速。

４.量子糾纏的機(jī)制，本質(zhì)是什么？

這是一個(gè)最核心、也最難以回答的問(wèn)題——直到今天，物理學(xué)家們依然沒(méi)有完全搞清楚量子糾纏的本質(zhì)機(jī)制，但根據(jù)目前的研究，我們可以從“整體系統(tǒng)”和“量子微場(chǎng)”兩個(gè)角度，來(lái)理解它的本質(zhì)。

首先，我們要明確一個(gè)核心觀點(diǎn)：一個(gè)量子系統(tǒng)是由幾個(gè)處于量子糾纏的子系統(tǒng)組成的，而整體系統(tǒng)所具有的某種物理性質(zhì)，子系統(tǒng)不能私自具有——這時(shí)，我們不能夠?qū)ψ酉到y(tǒng)給定這種物理性質(zhì)，只能對(duì)整體系統(tǒng)給定這種物理性質(zhì)，這就是量子糾纏的“不可分性”。

這種不可分性，不一定與空間有關(guān)。處于同一區(qū)域的幾個(gè)物理系統(tǒng)，只要彼此之間沒(méi)有任何糾纏，它們就可以各自擁有自己的物理性質(zhì)；但如果它們發(fā)生了量子糾纏，就會(huì)形成一個(gè)整體，失去各自獨(dú)立的物理性質(zhì)。物理學(xué)者艾雪·佩雷斯給出了不可分性的數(shù)學(xué)定義式，通過(guò)這個(gè)公式，我們可以計(jì)算出一個(gè)整體系統(tǒng)到底具有可分性還是不可分性。

假設(shè)一個(gè)整體系統(tǒng)具有不可分性，并且這種不可分性與空間無(wú)關(guān)，那么我們就可以將它的幾個(gè)子系統(tǒng)分離至兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域——這一動(dòng)作，凸顯出了不可分性與定域性的不同：雖然幾個(gè)子系統(tǒng)分別處于兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域，但我們依然不能將它們個(gè)別處理，因?yàn)樗鼈兪且粋€(gè)整體。

在EPR佯謬?yán)铮捎趦蓚€(gè)粒子分別處于兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域，人們一開(kāi)始認(rèn)為整體系統(tǒng)具有可分性，但實(shí)際上，由于量子糾纏，整體系統(tǒng)具有不可分性，就像我們之前提到的“蹺蹺板”系統(tǒng)，無(wú)論兩端相隔多遠(yuǎn)，它依然是一個(gè)整體。

那么，這個(gè)“整體系統(tǒng)”的本質(zhì)是什么呢？答案是：一種場(chǎng)。從發(fā)生糾纏的粒子“同源”的性質(zhì)，我們可以得出這樣的認(rèn)識(shí)——量子糾纏的整體系統(tǒng)，本質(zhì)上是一種電磁場(chǎng)。

我們可以結(jié)合之前提到的實(shí)驗(yàn)案例來(lái)理解：照射激光束于偏硼酸鋇晶體，會(huì)產(chǎn)生糾纏光子對(duì)。

激光本身就是運(yùn)動(dòng)的光，而光是一種電磁波，也就是說(shuō)，激光就是運(yùn)動(dòng)的電磁場(chǎng)。這些糾纏光子對(duì)，就是在這個(gè)電磁場(chǎng)中產(chǎn)生的，它們共享著同一個(gè)電磁場(chǎng)系統(tǒng)，因此才會(huì)形成量子糾纏。

理論上，電磁場(chǎng)的輻射范圍是無(wú)限遠(yuǎn)的——這也就意味著，理論上量子糾纏粒子之間的距離可以達(dá)到無(wú)限遠(yuǎn)。但在現(xiàn)實(shí)中，我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)限遠(yuǎn)的量子糾纏，因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)與距離r是相關(guān)的：距離場(chǎng)源越遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)就越弱，量子糾纏的關(guān)聯(lián)性也就越弱，越容易受到外界干擾，從而導(dǎo)致糾纏態(tài)解除。

為了更好地理解這種機(jī)制，我們可以引入一個(gè)“量子微場(chǎng)”的概念——這是一個(gè)為了將量子糾纏對(duì)看作整體，而在大場(chǎng)范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)設(shè)想。

量子微場(chǎng)，是包含在大電磁場(chǎng)的范疇內(nèi)的，每個(gè)糾纏光子對(duì)，都可以看作是一個(gè)獨(dú)立的“量子微場(chǎng)”，這些量子微場(chǎng)在大電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，彼此保持著關(guān)聯(lián)。

我們可以用一個(gè)形象的比喻來(lái)描述：整體的電磁場(chǎng)就像一個(gè)大喇叭，而每個(gè)量子糾纏對(duì)的“量子微場(chǎng)”，就像喇叭發(fā)出的聲音中的一個(gè)個(gè)“聲波單元”——這些聲波單元共享著同一個(gè)喇叭的聲場(chǎng)，彼此之間保持著關(guān)聯(lián)，無(wú)論它們傳播到多遠(yuǎn)，只要聲場(chǎng)沒(méi)有消失，它們就依然保持著這種關(guān)聯(lián)；但距離喇叭越遠(yuǎn)，聲波越弱，關(guān)聯(lián)也就越弱，直到最終消失。量子糾纏的粒子，就是這樣在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它們的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，隨著距離的增加而減弱，直到被干擾而解除糾纏。

這樣一來(lái)，我們就能夠理解，為什么測(cè)量?jī)蓚€(gè)糾纏粒子的物理性質(zhì)時(shí)，會(huì)得到相關(guān)的結(jié)果——因?yàn)樗鼈儗儆谕粋€(gè)“量子微場(chǎng)”系統(tǒng)，而這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)量是有限的。

比如，兩個(gè)相互糾纏的粒子，它們的自旋狀態(tài)是由量子微場(chǎng)的狀態(tài)決定的，而量子微場(chǎng)的自旋狀態(tài)只有兩種（上旋和下旋），因此，當(dāng)我們測(cè)量其中一個(gè)粒子的自旋為上旋時(shí)，另一個(gè)粒子的自旋必然為下旋——這就像一個(gè)“二選一”的系統(tǒng)，兩個(gè)粒子必須處于不同的狀態(tài)，才能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子糾纏的本質(zhì)，就是“同源粒子在電磁場(chǎng)中形成的不可分割的整體系統(tǒng)”，這種系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，隨著距離的增加而減弱，隨著干擾的出現(xiàn)而解除；它的“瞬間關(guān)聯(lián)”，是整體系統(tǒng)的自然特性，不是超光速的信息傳遞，也不違反相對(duì)論。

在了解了量子糾纏的相關(guān)知識(shí)后，很多人會(huì)想到一個(gè)有趣的話題：心靈感應(yīng)，是不是一種量子效應(yīng)？是不是量子糾纏在宏觀世界的體現(xiàn)？

其實(shí)，這是一個(gè)非常大膽的假設(shè)，網(wǎng)上也有很多相關(guān)的新聞報(bào)道，電視上也有過(guò)專門的節(jié)目探討這一話題。我們可以發(fā)現(xiàn)，所有關(guān)于心靈感應(yīng)的案例，大多發(fā)生在母親與兒女、雙胞胎之間，很少有隔代、鄰居或父親與子女之間的案例——這到底是為什么呢？

從量子糾纏的角度，我們可以做出一個(gè)大膽的猜想：如果兩個(gè)人共用過(guò)一個(gè)身體，或在某種程度上共用過(guò)一個(gè)“系統(tǒng)”，那么他們之間的感應(yīng)應(yīng)該會(huì)更強(qiáng)——這正好符合雙胞胎、母親與兒女之間的現(xiàn)象。因?yàn)殡p胞胎是從同一個(gè)受精卵分裂而來(lái)，共享過(guò)同一個(gè)生命系統(tǒng)；母親與兒女，在胎兒時(shí)期，兒女在母親的子宮里，共享過(guò)同一個(gè)身體系統(tǒng)、同一個(gè)生命環(huán)境——這種“共享系統(tǒng)”的經(jīng)歷，可能讓他們之間形成了類似量子糾纏的“超強(qiáng)關(guān)聯(lián)”，從而產(chǎn)生心靈感應(yīng)。

萬(wàn)物都是有聯(lián)系的，萬(wàn)物也都有輻射——如果這種輻射、這種能量能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的感應(yīng)，那么雙胞胎、母親與兒女之間的感應(yīng)，應(yīng)該是最強(qiáng)的，因?yàn)樗麄児蚕磉^(guò)同一個(gè)生命系統(tǒng)，彼此的能量輻射、生命信號(hào)，有著更強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，這和量子糾纏的“同源性”“整體性”有著相似之處。

因此，這種大膽的假設(shè)，并不是完全沒(méi)有道理，我們也不應(yīng)該排斥這種思考。

但我們必須明確：這種思考是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

最核心的原因是：人是宏觀物體，而目前為止，我們還沒(méi)有在經(jīng)典力學(xué)（宏觀世界）中發(fā)現(xiàn)任何量子糾纏的現(xiàn)象。量子糾纏是量子系統(tǒng)的專屬現(xiàn)象，而宏觀物體的量子糾纏，由于退相干的原因，無(wú)法被觀測(cè)和驗(yàn)證——因此，心靈感應(yīng)與量子糾纏之間，目前還沒(méi)有任何明確的科學(xué)證據(jù)，只能算是一種大膽的猜想。

但即便如此，我們依然可以保持開(kāi)放的心態(tài)：如果有一天，心靈感應(yīng)被實(shí)驗(yàn)證實(shí)是真實(shí)存在的，我們也依然可以相信相對(duì)論的正確性——因?yàn)榫拖窳孔蛹m纏一樣，心靈感應(yīng)如果真的存在，它也應(yīng)該是一種“整體系統(tǒng)”的關(guān)聯(lián)，不涉及真正意義上的超光速信息傳遞，也不會(huì)違反相對(duì)論。