當我們不看月亮時，月亮還存在嗎？世界上真的有超越時空的心靈感應嗎？時間真的存在嗎？現實只是一場幻覺嗎？如果你思考過以上任何一個問題，那你一定骨骼驚奇，天賦異稟，適合量子力學。人類與生俱來的探知欲，促使著一代又一代的科學家想要弄清楚我們所身處的這個宇宙究竟是怎麽一回事。從宇宙到底有多大，到萬物究竟是否無限可分，我們一直在探索。從未停歇 ，在宏觀尺度上，我們已經能夠完美解釋日常生活中幾乎所有的自然現象。精確計算和預測每個物體、天體、星系，甚至是整個宇宙的執行規律。
然而，當我們將目光投向微觀世界時，一切都變得令人匪夷所思起來。就在我們最熟悉的身邊，在這些微小的世界裏，時時刻刻都在發生著無數令人驚心動魄的變化。而量子力學的主場正是這些神秘的微觀世界。
我們要講的就是量子力學中最鬼魅、最顛覆三觀的一個現象：量子纏結。我們雖然在智力上可能比愛因斯坦差那麽一點點，但慶幸的是，在我們所生活的這個時代，已經有無數的英雄為我們披荊斬棘，開疆拓土。我們都站在巨人的肩膀上，你不必學會如何透過公式一步步推導，但你有必要知道這個世界背後的真相到底是什麽。而理解量子纏結能讓你與這個終極的答案離得更近一點。
我們先從一個簡單的例子說起，這是一個很多科普文章都喜歡參照的例子，用來直觀地解釋量子纏結：假設有一對手套，我們將其分別隨機地放進兩個盒子裏，此後無論將這兩個盒子分開多遠，只要我們開啟其中一個盒子發現是左手手套，那我們瞬間也就知道，在另外一個盒子被開啟時看到的必然是右手手套。我們獲得另外一個手套資訊的這個過程是瞬間發生的，不需要任何時間差。是不是很簡單？這是小學生都能聽懂的邏輯判斷。
但事實上，真正的量子纏結並非如此。這裏面隱藏著一個巨大的差異。對於前面這個現象，我們其實可以有以下兩種解釋：第一種解釋是，在你開啟盒子檢視之前，哪個手套在哪個盒子裏的這個結果早就已經確定了。你之所以後來看到盒子裏裝的是左手套，只不過是因為盒子裏裝的本來就是左手套。這個結果跟你看的這個動作沒有任何關系，也就是說，這個盒子裏裝的是左手套的這個事實本身就是客觀存在的，只是你不知道而已。這就是我們的經典世界觀。
而第二種解釋是，在兩個盒子開啟之前，盒子裏裝的是左手套還是右手套都是不確定的。註意這種不確定不只是你不知道這麽簡單，而是它本身就是不確定的，它是處於一種左手套與右手套這兩種可能性的模糊的疊加態。是你在開啟盒子檢視的一瞬間，裏面才瞬間決定變成左手套還是右手套。同時，它瞬間發了個通知給另外一個手套，告訴他說，你不能再保持疊加態了，快變成右手套。於是在另外一個盒子被開啟時，裏面裝的一定就是右手套。這就是所謂的量子世界觀。你體會一下，不觀測就不展示，就好像這個世界的地圖是因為被觀察了才渲染出來的一樣。
與經典世界觀相比，量子世界觀給人帶來一種強烈的虛擬感。它存在以下兩點怪異之處：第一，手套是左手還是右手的這個內容，是因為你的觀測才被臨時確定的。在你開啟盒子檢視之前，不僅僅是你不知道它的右手內容，而是它根本就沒有這個內容。按量子力學的說法，就是它處於一種該內容的所有可能性的疊加態。這就是所謂的量子疊加態。
第二，在你開啟第一個盒子的一剎那，似乎是給另外一個盒子傳遞了一個訊息。而這個傳遞訊息的速度，即使是身處宇宙的兩端也是瞬時送達。他不受光速的限制。這可能嗎？事實上，對於手套這種宏觀物體來說，的確不太可能，因為它太大了。對於盒子裏裝的是哪只手套這個問題，就算你不知道，但總有一個人、或者機器、或者其他的一個什麽物體，知道它在被裝進盒子前是什麽樣子。但是微觀世界裏的東西，比如光子和電子等，構成世界最基本的粒子，他們實在是太小，以至於如果我們不主動去觀測，宇宙中就再也沒有任何人或者物體知道它具體是什麽樣子。因此，你有理由去懷疑他被觀測前的狀態，所以他在被觀測前，到底是處於一個確定的狀態，還是處於一種模糊的疊加態呢。
其實，這就是上世紀愛因斯坦和玻爾之間爭論了長達幾十年的問題。而這兩種世界觀的直接碰撞就是1935年愛因斯坦攜手他的助手聯名提出的著名的「EPR佯謬」，其中E就是愛因斯坦，P和R就是兩個不知名的小夥伴。在介紹EPR佯謬之前，我們先要達成一個基本共識。量子的世界雖然非常地顛覆三觀，但有些東西無論發生了什麽，他們都依然還是對的，比如數學以及實驗本身以及物理學的各種守恒定律，包括能量守恒、動量守恒、角動量守恒等等。除此之外，剩下的你都可以放心大膽地去質疑。
「EPR佯謬 」原本講的是一個測量一對粒子動量和座標的思想實驗。後來有人將其簡化為測量 粒子的自旋。整個思想實驗很簡單：考慮一個自旋為零的例子，因為某些原因，衰變成了兩個更小的粒子。現在我們將這兩個粒子分開，一個往左走，一個往右走。當他們距離已經很遠的時候，你測量一下左邊這個粒子的自旋，得到了一個結果，比如自旋向上。由於整個測量過程並沒有給粒子施加任何力學作用，那麽根據角動量守恒，右邊粒子的自旋一定就是向下的。這就跟我們前面說的手套的例子是一樣的。
對於這個事情，同樣也有兩種解釋。量子力學的解釋是，兩個粒子本來都沒有自旋，是你非要去測量它某一個方向上的自旋時，才逼得它隨機地給你展現出了一個向上的自旋。於是，右邊的粒子便瞬間獲得了一個確定向下的自旋。但愛因斯坦認為，這絕對不可能。既然你說兩個例粒子本來都沒有自旋，而兩個粒子又隔得這麽遠，怎麽可能左邊變了，右邊立馬就變了呢？一個東西怎麽可能瞬間就能影響到千裏之外，甚至是無窮遠之外的另一個東西呢？這不就成了鬼魅般的超級作用了嗎？
所以愛因斯坦認為，兩個粒子在分開的那一刻，自旋就已經是確定好的。你之所以測出來的結果看起來是隨機的，是因為這裏面存在著某種隱藏變量，使得有時候左邊上旋，右邊下旋；有時候右邊上旋，而左邊下旋。隱變量使得他們本來就是一起變化，所以也就不需要引入什麽超級作用了。你以為你是隨機觀測到了向上的結果，那只是因為你不了解這些隱藏變量而已。就像天氣預報說明明天下雨的概率是70%一樣，這並不是說明明天下雨這個事情就是完全隨機的，而只不過是因為我們的資訊搜集和技術手段不夠全面。如果你能從上帝視角了解到整個大氣迴圈、地形、水氣等所有相關的因素，你完全可以百分百精確計算出明天是否會下雨。這就是所謂的隱藏變量觀點。
這涉及到愛因斯坦的哲學信仰。愛因斯坦有句名言說：「你真的以為沒人看的時候，月亮就不存在嗎？」這一次，你可能會選擇站在愛因斯坦這一邊。畢竟這才是看起來相對正常一點的解釋。但波爾又站起來，解釋了與其說是超遠距離的協調，不如說這兩個例子本來就是一個整體。無論距離多遠，他們都只能用同一個波函數來描述。你的測量是在跟這個整體打交道。所以不算超級作用，但是這番解釋聽起來更像是詭辯的話術，難以讓人信服。難道作為整體的兩個例粒子就不是一左一右的獨立的兩個粒子了嗎？所以薛定惡後來略帶嘲諷地說：「那這兩個例子是纏結在了一起吧。」於是後人們便將這種鬼魅般的現象稱之為量子纏結。
但問題是，我們要如何證明誰對誰錯呢？觀察也不行，不觀察也不行。這看起來似乎就是一個無法證明的理論。鬼魅般的超級作用從此成為了量子力學的命門。然而，永遠不要小瞧人類的智慧。就在將近30年後，1964年，一個來自愛爾蘭的物理學家約翰·貝爾提出了一個驚為天人的證明方法。約翰·貝爾提出了一個貝爾不等式，將愛因斯坦的這個隱藏變量理論轉化為了一個互為充分必要條件的數學公式。如果我們能透過實驗測量來驗證貝爾不等式成立，那麽愛因斯坦就是對的。
接下來的事情大家應該都知道了，2022年的諾貝爾物理學獎頒給了這三位科學家，以表彰他們在纏結光子實驗、證明貝爾不等式不成立，以及開創量子資訊科學中所做的貢獻。簡單來說就是頒給了量子纏結。 量子纏結真的存在，也就是說，上帝真的擲骰子。當你不去觀測這些微觀例子時，他們真的就只是一團模糊的概率。這也就是說，我們所看到的世界，有我們改變的成分在，我們並不只是客觀現實的旁觀者，我們都是這個世界的參與者。可惜的是，愛因斯坦當年沒能親眼看到這個結果。
1955年的春天，愛因斯坦孤獨地逝去。雖然愛因斯坦一生都反對量子力學的主流解釋，但這絲毫不影響他為量子力學所帶來的貢獻。正是因為他一個又一個嚴謹而又關鍵的質疑，才有了今天量子力學的成功。
那我們怎麽理解這個量子纏結呢？首先，我必須說明，鬼魅般的超級作用雖然是真的，但這並不違反愛因斯坦的相對論，因為你不能用這個方法傳遞資訊。這是因為疊加態塌縮是完全隨機的，你無法控制它是上旋還是下旋，也就是說，你沒有辦法用量子纏結進行編碼，然後發送一句你想說的話。
其次，觀測導致疊加態塌縮。這裏的觀測並不是你用眼睛去看，就算你盯著手機螢幕看上一整天，你手機裏電子的自旋也不會塌縮。所以與其說是觀測，不如說是幹擾。只有在外界的幹擾下，電子不得不展示出它的某個內容時，它這個內容的疊加態才會塌縮。而量子力學和人的意識之間是否有關系呢？安全的答案是沒有。感興趣的小朋友可以去看看劍橋大學教授潘洛斯的相關理論。
但是，量子纏結揭示了時空的本質，可能還存在著某些更深層次的含義。這使得一些哲學家開始懷疑，整個宇宙就是一個整體，看似分散在宇宙各個角落的事物之間其實都可能存在著聯系。而我們所采取的任何一個行動，可能冥冥之中都在影響著其他的事物。最後發表下感慨：本屆諾貝爾物理學獎終於算是幹了一件正事，他終於為一項顛覆了人們基本認知的理論頒發了他應有的榮譽。可以預計，在諾獎的帶動作用下，量子力學以及量子計算無論是概念還是研究都將迎來一個全新的高潮。
