当我们不看月亮时，月亮还存在吗？世界上真的有超越时空的心灵感应吗？时间真的存在吗？现实只是一场幻觉吗？如果你思考过以上任何一个问题，那你一定骨骼惊奇，天赋异禀，适合量子力学。人类与生俱来的探知欲，促使着一代又一代的科学家想要弄清楚我们所身处的这个宇宙究竟是怎么一回事。从宇宙到底有多大，到万物究竟是否无限可分，我们一直在探索。从未停歇 ，在宏观尺度上，我们已经能够完美解释日常生活中几乎所有的自然现象。精确计算和预测每个物体、天体、星系，甚至是整个宇宙的运行规律。
然而，当我们将目光投向微观世界时，一切都变得令人匪夷所思起来。就在我们最熟悉的身边，在这些微小的世界里，时时刻刻都在发生着无数令人惊心动魄的变化。而量子力学的主场正是这些神秘的微观世界。
我们要讲的就是量子力学中最鬼魅、最颠覆三观的一个现象：量子纠缠。我们虽然在智力上可能比爱因斯坦差那么一点点，但庆幸的是，在我们所生活的这个时代，已经有无数的英雄为我们披荆斩棘，开疆拓土。我们都站在巨人的肩膀上，你不必学会如何通过公式一步步推导，但你有必要知道这个世界背后的真相到底是什么。而理解量子纠缠能让你与这个终极的答案离得更近一点。
我们先从一个简单的例子说起，这是一个很多科普文章都喜欢引用的例子，用来直观地解释量子纠缠：假设有一对手套，我们将其分别随机地放进两个盒子里，此后无论将这两个盒子分开多远，只要我们打开其中一个盒子发现是左手手套，那我们瞬间也就知道，在另外一个盒子被打开时看到的必然是右手手套。我们获得另外一个手套信息的这个过程是瞬间发生的，不需要任何时间差。是不是很简单？这是小学生都能听懂的逻辑判断。
但事实上，真正的量子纠缠并非如此。这里面隐藏着一个巨大的差异。对于前面这个现象，我们其实可以有以下两种解释：第一种解释是，在你打开盒子查看之前，哪个手套在哪个盒子里的这个结果早就已经确定了。你之所以后来看到盒子里装的是左手套，只不过是因为盒子里装的本来就是左手套。这个结果跟你看的这个动作没有任何关系，也就是说，这个盒子里装的是左手套的这个事实本身就是客观存在的，只是你不知道而已。这就是我们的经典世界观。
而第二种解释是，在两个盒子打开之前，盒子里装的是左手套还是右手套都是不确定的。注意这种不确定不只是你不知道这么简单，而是它本身就是不确定的，它是处于一种左手套与右手套这两种可能性的模糊的叠加态。是你在打开盒子查看的一瞬间，里面才瞬间决定变成左手套还是右手套。同时，它瞬间发了个通知给另外一个手套，告诉他说，你不能再保持叠加态了，快变成右手套。于是在另外一个盒子被打开时，里面装的一定就是右手套。这就是所谓的量子世界观。你体会一下，不观测就不展示，就好像这个世界的地图是因为被观察了才渲染出来的一样。
与经典世界观相比，量子世界观给人带来一种强烈的虚拟感。它存在以下两点怪异之处：第一，手套是左手还是右手的这个属性，是因为你的观测才被临时确定的。在你打开盒子查看之前，不仅仅是你不知道它的右手属性，而是它根本就没有这个属性。按量子力学的说法，就是它处于一种该属性的所有可能性的叠加态。这就是所谓的量子叠加态。
第二，在你打开第一个盒子的一刹那，似乎是给另外一个盒子传递了一个消息。而这个传递消息的速度，即使是身处宇宙的两端也是瞬时送达。他不受光速的限制。这可能吗？事实上，对于手套这种宏观物体来说，的确不太可能，因为它太大了。对于盒子里装的是哪只手套这个问题，就算你不知道，但总有一个人、或者机器、或者其他的一个什么物体，知道它在被装进盒子前是什么样子。但是微观世界里的东西，比如光子和电子等，构成世界最基本的粒子，他们实在是太小，以至于如果我们不主动去观测，宇宙中就再也没有任何人或者物体知道它具体是什么样子。因此，你有理由去怀疑他被观测前的状态，所以他在被观测前，到底是处于一个确定的状态，还是处于一种模糊的叠加态呢。
其实，这就是上世纪爱因斯坦和玻尔之间争论了长达几十年的问题。而这两种世界观的直接碰撞就是1935年爱因斯坦携手他的助手联名提出的著名的「EPR佯谬」，其中E就是爱因斯坦，P和R就是两个不知名的小伙伴。在介绍EPR佯谬之前，我们先要达成一个基本共识。量子的世界虽然非常地颠覆三观，但有些东西无论发生了什么，他们都依然还是对的，比如数学以及实验本身以及物理学的各种守恒定律，包括能量守恒、动量守恒、角动量守恒等等。除此之外，剩下的你都可以放心大胆地去质疑。
「EPR佯谬 」原本讲的是一个测量一对粒子动量和坐标的思想实验。后来有人将其简化为测量 粒子的自旋。整个思想实验很简单：考虑一个自旋为零的例子，因为某些原因，衰变成了两个更小的粒子。现在我们将这两个粒子分开，一个往左走，一个往右走。当他们距离已经很远的时候，你测量一下左边这个粒子的自旋，得到了一个结果，比如自旋向上。由于整个测量过程并没有给粒子施加任何力学作用，那么根据角动量守恒，右边粒子的自旋一定就是向下的。这就跟我们前面说的手套的例子是一样的。
对于这个事情，同样也有两种解释。量子力学的解释是，两个粒子本来都没有自旋，是你非要去测量它某一个方向上的自旋时，才逼得它随机地给你展现出了一个向上的自旋。于是，右边的粒子便瞬间获得了一个确定向下的自旋。但爱因斯坦认为，这绝对不可能。既然你说两个例粒子本来都没有自旋，而两个粒子又隔得这么远，怎么可能左边变了，右边立马就变了呢？一个东西怎么可能瞬间就能影响到千里之外，甚至是无穷远之外的另一个东西呢？这不就成了鬼魅般的超级作用了吗？
所以爱因斯坦认为，两个粒子在分开的那一刻，自旋就已经是确定好的。你之所以测出来的结果看起来是随机的，是因为这里面存在着某种隐藏变量，使得有时候左边上旋，右边下旋；有时候右边上旋，而左边下旋。隐变量使得他们本来就是一起变化，所以也就不需要引入什么超级作用了。你以为你是随机观测到了向上的结果，那只是因为你不了解这些隐藏变量而已。就像天气预报说明明天下雨的概率是70%一样，这并不是说明明天下雨这个事情就是完全随机的，而只不过是因为我们的信息搜集和技术手段不够全面。如果你能从上帝视角了解到整个大气循环、地形、水气等所有相关的因素，你完全可以百分百精确计算出明天是否会下雨。这就是所谓的隐藏变量观点。
这涉及到爱因斯坦的哲学信仰。爱因斯坦有句名言说：「你真的以为没人看的时候，月亮就不存在吗？」这一次，你可能会选择站在爱因斯坦这一边。毕竟这才是看起来相对正常一点的解释。但波尔又站起来，解释了与其说是超远距离的协调，不如说这两个例子本来就是一个整体。无论距离多远，他们都只能用同一个波函数来描述。你的测量是在跟这个整体打交道。所以不算超级作用，但是这番解释听起来更像是诡辩的话术，难以让人信服。难道作为整体的两个例粒子就不是一左一右的独立的两个粒子了吗？所以薛定恶后来略带嘲讽地说：「那这两个例子是纠缠在了一起吧。」于是后人们便将这种鬼魅般的现象称之为量子纠缠。
但问题是，我们要如何证明谁对谁错呢？观察也不行，不观察也不行。这看起来似乎就是一个无法证明的理论。鬼魅般的超级作用从此成为了量子力学的命门。然而，永远不要小瞧人类的智慧。就在将近30年后，1964年，一个来自爱尔兰的物理学家约翰·贝尔提出了一个惊为天人的证明方法。约翰·贝尔提出了一个贝尔不等式，将爱因斯坦的这个隐藏变量理论转化为了一个互为充分必要条件的数学公式。如果我们能通过实验测量来验证贝尔不等式成立，那么爱因斯坦就是对的。
接下来的事情大家应该都知道了，2022年的诺贝尔物理学奖颁给了这三位科学家，以表彰他们在纠缠光子实验、证明贝尔不等式不成立，以及开创量子信息科学中所做的贡献。简单来说就是颁给了量子纠缠。 量子纠缠真的存在，也就是说，上帝真的掷骰子。当你不去观测这些微观例子时，他们真的就只是一团模糊的概率。这也就是说，我们所看到的世界，有我们改变的成分在，我们并不只是客观现实的旁观者，我们都是这个世界的参与者。可惜的是，爱因斯坦当年没能亲眼看到这个结果。
1955年的春天，爱因斯坦孤独地逝去。虽然爱因斯坦一生都反对量子力学的主流解释，但这丝毫不影响他为量子力学所带来的贡献。正是因为他一个又一个严谨而又关键的质疑，才有了今天量子力学的成功。
那我们怎么理解这个量子纠缠呢？首先，我必须说明，鬼魅般的超级作用虽然是真的，但这并不违反爱因斯坦的相对论，因为你不能用这个方法传递信息。这是因为叠加态坍缩是完全随机的，你无法控制它是上旋还是下旋，也就是说，你没有办法用量子纠缠进行编码，然后发送一句你想说的话。
其次，观测导致叠加态坍缩。这里的观测并不是你用眼睛去看，就算你盯着手机屏幕看上一整天，你手机里电子的自旋也不会坍缩。所以与其说是观测，不如说是干扰。只有在外界的干扰下，电子不得不展示出它的某个属性时，它这个属性的叠加态才会坍缩。而量子力学和人的意识之间是否有关系呢？安全的答案是没有。感兴趣的小朋友可以去看看剑桥大学教授彭罗斯的相关理论。
但是，量子纠缠揭示了时空的本质，可能还存在着某些更深层次的含义。这使得一些哲学家开始怀疑，整个宇宙就是一个整体，看似分散在宇宙各个角落的事物之间其实都可能存在着联系。而我们所采取的任何一个行动，可能冥冥之中都在影响着其他的事物。最后发表下感慨：本届诺贝尔物理学奖终于算是干了一件正事，他终于为一项颠覆了人们基本认知的理论颁发了他应有的荣誉。可以预计，在诺奖的带动作用下，量子力学以及量子计算无论是概念还是研究都将迎来一个全新的高潮。
