在上文《量子糾纏：科學(xué)中最怪異的現(xiàn)象》（《科普晨報(bào)》2018年5月25日第3版：）中，我企圖用最通俗的語言介紹量子糾纏，最后寫道，雖然愛因斯坦因?yàn)閷α孔永碚摰呢暙I(xiàn)獲得了諾貝爾獎（并非成立了相對論），但他強(qiáng)烈指責(zé)量子糾纏，將其稱為“超距幽靈作用”，意思是不可能存在的事實(shí)。而且，直至愛因斯坦逝世，甚至與愛因斯坦在量子力學(xué)上互掐幾六年的老哥們兒玻爾也過世了，這個(gè)問題仍然懸而未決。
直至12年以后的1967年，愛因斯坦的粉絲約翰·克勞澤，一個(gè)正式獲得羅馬尼亞學(xué)院天體化學(xué)學(xué)的博士，深信愛因斯坦對量子糾纏的指責(zé)是正確的。他駭然，只有用事實(shí)（即化學(xué)實(shí)驗(yàn)）能夠證明量子糾纏現(xiàn)象是不存在的。
可有意思的是，他曾追憶，“我還是研究生的時(shí)侯量子糾纏通訊，不管再怎么努力，還是搞不懂量子熱學(xué)。”一個(gè)甚至搞不懂量子熱學(xué)的數(shù)學(xué)界菜鳥，有可能接棒愛因斯坦挑戰(zhàn)量子熱學(xué)的使命嗎？
科學(xué)中最怪異的現(xiàn)象——再談量子糾纏
文/陳思進(jìn)
1967年，約翰·克勞澤讀到了一篇改變了他一生的深奧難懂的論文，作者是一位默默無聞的美國化學(xué)學(xué)家約翰·貝爾。令人詫異的是，貝爾其實(shí)早已找到了一種方式，可以打破愛因斯坦與玻爾之間的窘境，一勞永逸地決定誰對宇宙的想法是正確的。
讀完這篇論文后，克勞澤明白了貝爾早已發(fā)覺怎樣去區(qū)分纏結(jié)的粒子，到底是透過幽靈般的作用彼此聯(lián)絡(luò)（像量子夜店里配了對的旋轉(zhuǎn)輪盤那樣），還是根本就沒有哪些幽靈，那對粒子從一開始就那樣（如同愛因斯坦提及的那對手套一樣）。
在那篇論文中，貝爾利用一些聰明的物理式子，表明假如這些幽靈作用并不存在，這么量子熱學(xué)也并不僅僅像愛因斯坦所想的只是一門不完備的科學(xué)，而可能根本就是錯(cuò)的，這就是知名的貝爾不方程（篇幅有限，就不具體介紹了）。克勞澤追憶說：“我的推論是，天哪，這正是我所要的東西！”
貝爾是一位理論學(xué)家，不過，他論文的提議是，能夠解決這個(gè)問題，取決于能夠建造一架能生成并比較多對纏結(jié)粒子的機(jī)器。貝爾把愛因斯坦對量子糾纏的指責(zé)，轉(zhuǎn)化成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)問題，而不僅僅就像一個(gè)哲學(xué)問題。貝爾覺得，只要能建造出這樣一架機(jī)器，能夠通過實(shí)驗(yàn)來解決這個(gè)爭議。
于是，克勞澤開始著手建造這樣的機(jī)器，對于當(dāng)時(shí)的他來說，那簡直是一個(gè)不可能的任務(wù)。但無論機(jī)會多么無望，最后他總算造出了機(jī)器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驚艷了世界！
克勞澤的機(jī)器可以檢測數(shù)千對纏結(jié)粒子，并就各個(gè)不同方向?qū)λ鼈冏霰容^。而且結(jié)果下來后，與他原先的想像居然完全不一樣！克勞澤相當(dāng)驚訝，他自問，到底是哪里出錯(cuò)了？
克勞澤很不甘愿，不斷重復(fù)著他的實(shí)驗(yàn)。并且無論他進(jìn)行多少次試驗(yàn)，結(jié)果都證明在量子熱學(xué)之中，貝爾不方程不創(chuàng)立，而恰恰似乎證明了愛因斯坦對量子糾纏的指責(zé)是錯(cuò)誤的。也就是說，克勞澤的實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏現(xiàn)象是客觀的存在。
沒過多久，美國化學(xué)學(xué)家阿蘭·阿斯佩在克勞澤的基礎(chǔ)上，開發(fā)出更精致的試驗(yàn)，直指愛因斯坦與玻爾辯論的核心。
阿斯佩的實(shí)驗(yàn)中，惟一才能檢測出一個(gè)粒子透過信號傳遞，直接影響另一個(gè)粒子的可能，就是這個(gè)信號要比光速還快，但這恰恰是連愛因斯坦自己都覺得是絕對不可能的事情。這么剩下的惟一解釋，這就是“幽靈”作用——量子糾纏。
克勞澤和阿斯佩的這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人驚訝不已，證明了量子熱學(xué)的那種預(yù)測方程式是對的，即量子糾纏現(xiàn)象是客觀的存在，量子的確可以趕超空間彼此聯(lián)系，只要檢測其中一個(gè)，事實(shí)上都會立即影響到它的遠(yuǎn)方伴侶。如同其間的空間根本不存在一樣。換句話說，愛因斯坦覺得不可能的超距幽靈作用，結(jié)果是真實(shí)的存在。
至此，克勞澤和阿斯佩的實(shí)驗(yàn)回應(yīng)了愛因斯坦的所有指責(zé)。并且，克勞澤對此卻難受不已，沒想到自己接棒愛因斯坦挑戰(zhàn)量子熱學(xué)失敗了，還恰恰證明了量子糾纏的客觀存在。
迄今為止，量子糾纏是科學(xué)上最奇特的現(xiàn)象，但其實(shí)量子世界就是這樣運(yùn)作的，事實(shí)勝過詭辯。
假如我們接受這個(gè)世界就是根據(jù)這些“詭異”的形式運(yùn)作，我們就可以借助這些糾纏粒子的超距作用，做些有用的事情，如人類始終夢想有三天能以某種形式直接將東西甚至人本身，從一處頓時(shí)傳遞到另一個(gè)地方量子糾纏通訊，不用經(jīng)過中間的空間，也就是“瞬間聯(lián)通”，這也是我正在創(chuàng)作的懸疑短篇系列小說《超越時(shí)空》中的科學(xué)基礎(chǔ)之一。
后來，科學(xué)家們無論是否讀懂了量子熱學(xué)，都接受了量子熱學(xué)，由于它的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相符，是一個(gè)非常成功的理論，并成為幾乎所有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。甚至可以這樣說，假如沒有量子熱學(xué)的應(yīng)用，手機(jī)、電腦和互聯(lián)網(wǎng)都將不復(fù)存在，我這會兒也不可能敲擊按鍵寫文章了。