量子纠缠在挑战世界本质？它到底意味着什么？最新诺贝尔物理学奖（量子纠缠的量子是什么）

量子纠缠，确实颠覆了传统的世界观念，因此在诺奖颁布之后，才会有人将其与超弦、科幻，甚至是玄学联系起来，有人说它揭露了世界本质，有人却说它并没有那么神秘，那量子纠缠到底是什么？这一现象到底说明了什么？大家好，我是白同学，今天我们就来聊一下——量子纠缠。

量子纠缠

因为量子纠缠这个概念十分玄学，使得很多人曾尝试用哲学理念，来解释这一现象，所以我才对这个概念有些了解，不过由于能力有限，我尽量用通俗的语言，来普及一些基础概念；首先颁发诺贝尔物理学奖的理由，说得很明白，以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献，什么意思呢？这个要从量子纠缠的起源说起；我们在讲双缝干涉实验的时候，曾提到过一个特别诡异的现象，举例来说，就是你突然有了预知能力，然后预测了一场球赛的胜负，你兴奋地叫来所有朋友观看球赛，但奇怪的就是，球赛胜负，和你的预测有很大出入，朋友们都以为你疯了，所以纷纷离去；但你不信邪，于是第二天，又再次预测了一场球赛的胜负，不过这一次，却没有观看这场球赛，结果之后发现球赛的胜负，与你的预测完全一致；第三次你信心十足，预测了球赛胜负后，又叫来了所有朋友观看，结果这一次又预测失误，随着不断的实验你逐渐发现，你的预测能力没有问题，但你的观察，却能够左右球赛的结果。

通俗点来说，就是观察与否，影响了一个现实中本该固定的结果，这句话有些程序员朋友，尤其是涉及游戏制作的朋友，可能会觉得有些耳熟；我们今天要说的量子纠缠，也具备这个相同的特性，所谓量子纠缠，指的就是两个处于纠缠态的粒子，即使相隔再远，它们也能够相互影响，而且这种影响，似乎没有速度和距离的限制，比如说A、B两个粒子，处于纠缠态，我们将A留在地球，将B送向月球，奇怪的是当我们观察A的自旋方向时，B会立即表现出，一个与A相反的自旋方向，以此来保证它们之间的互补性；这么说可能不太好理解，我们再举个通俗点的例子；比如说在月球和地球之间，有一个专门发射骰子，也可以叫作色子的机器，我们将其中发射出来的色子，比作是纠缠着的粒子，这个机器，每次会发射两个色子，一个去到月球，一个去到地球，在月球和地球两边，分别有AB两个观测者，在色子去到月球，或去到地球的这个路径上，它们会不停的滚动，所以数值不定，这个时候它们处于叠加态，结果可能是1—6中的任何一个数字，每个数字出现的几率，均为六分之一。

如果单看AB，任意一边的数值，并没有任何奇怪的地方，他可能出现的结果，无非就是1—6中的任意一个数字，但是当我们对比AB两边的结果时，就会发现一个奇怪的地方；当AB同时观测发射出的色子时，它们的结果，总是会出现莫名其妙的关联，比如A看到的是3，B看到的也是3，如果A看到的是5，那B看到的也是5，当然也存在另一种关联方式，比如它们相加的结果，在等于6的情况下，如果A看到的结果是4，那B看到的结果就是2，如果A看到的是5，那B看到的结果就是1，也就是说，它们总是会出现一种互补的结果，通俗点来说，就是当两个色子正在翻滚，就是处于叠加态时，我们通过观测地球色子，确定其结果是3的时候，月球色子就像是能够感受到观测一样，从原先的翻滚着的叠加态，迅速坍缩成数字3的状态，这是怎么回事呢？为什么观测地球色子的数值，可以决定月球色子的状态呢？

爱因斯坦说，我们可以接受量子处于叠加态，因观测会导致其坍缩，但是为什么，观测地球色子的行为，会导致月球色子的状态发生改变？这显然已经违背了常识，于是爱因斯坦认为，量子理论虽然可以解释很多现象，但它依旧是一个不完备的理论，而我们之所以无法解释，月球色子为什么会发生这种“幽灵般的相互作用”，是因为在这个过程中，还存在着一个“隐变量”，在制约处于纠缠态的粒子的行为，这个就是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森，共同提出的“EPR悖论”，科学上叫作EPR佯谬yáng miù，因为我们没有发现这个隐变量，所以量子力学是不完备的，而这个隐变量，一定能满足定域实在论，那真的有这个隐变量吗？事实证明，世界还真的就这么奇怪。

贝尔不等式

通俗点来理解爱因斯坦和玻尔的争论，就在于爱因斯坦认为，量子力学是一个不完备的理论，因为量子纠缠这一现象本身，还存在着一个我们不知道的“隐变量”，而作为量子力学奠基人的玻尔却认为，量子力学是一个完备且不容修改的理论，那应该如何证明量子力学，和量子纠缠这一理论的完备性呢？在爱因斯坦去世、EPR悖论提出的三十年后，任职于欧洲高能物理中心的约翰·斯图尔特·贝尔，因支持爱因斯坦的想法，也就是说他也认为量子力学是不完备的，于是就在业余时间研究理论物理，并于1964年，提出了一个轰动世界的贝尔不等式，如果这个不等式成立，那爱因斯坦就是对的，如果不成立，那玻尔就是对的，而我们刚才提到过，颁发诺贝尔物理学奖的理由说的很明白，2022年诺贝物理学奖的获得者，就是在验证这个贝尔不等式；贝尔不等式观察的是粒子的自旋方向，在XYZ三个轴上的对应关系，实验过程就是首先产生大量的纠缠粒子，然后将它们分别送到两个足够远的地方，之后我们再随机的对其进行测量，针对测量结果，来比较它们之间的相关性。

因为这个过程有些复杂，用通俗语言难免会出现误导，所以我们直接来说一下结论，这个实验的难点，是在于其十分复杂的实验技术，比如说要制造大量的纠缠粒子，如何在它们纠缠期间完成测量，该用什么样的方式测量，测量完成后，该如何验证它们的相关性等等等等，这些都算是这个实验的漏洞，但要证明贝尔不等式的成立与否，就必须填补这些漏洞，所以从贝尔不等式提出开始，人们就在不断的补充这些漏洞，来完成这个实验，验证贝尔不等式，2022年诺贝尔物理学奖的获得者，或多或少的都填补过这些漏洞，结果我们都知道了，从定域实在论这个出发点来看，并没有存在什么隐变量，所以贝尔不等式不成立，虽然按照实验的逻辑来看，我们永远也不可能做到，绝对意义上的无漏洞，但从诺贝尔奖的颁布来看，起码在现阶段，我们认为量子力学的理论是自洽的，这个时候问题就来了，量子力学所构建的世界观，与我们的常识，是截然相悖的，那我们应该如何解释，这种由观测所导致的差异性呢？

平行和虚拟

该如何理解量子纠缠现象呢？实际上早在这次诺贝尔奖颁布之前，就已经有了大量概念，用来解释量子纠缠现象，比如说M理论中的多维空间概念；我们将手放在灯光下，墙上就会出现手的影子，手做出动作，影子也会做出相同的动作，这个就是一种纠缠，所以我们可以将量子纠缠现象，认为是四维世界中的一个粒子，向三维世界展现的投影，它们互相纠缠，似乎不受空间的约束，而且能瞬时的做出反应，我们之所以不知道它们之间的联系，是因为在四维世界中，它们有着一种共同的本体，有一个我们不知道的维度，正在链接着它们；另外再比如说平行宇宙，平行宇宙这个概念，本身就来自于量子力学，尽管可能很多朋友，是从漫威电影中了解到这一概念；如果用平行宇宙的概念，来解释量子力学的话，那我们可以将观测导致叠加态坍缩的这一现象，理解为是一次选择，用薛定谔的猫来举例，就是两只猫都是真实存在的，有一只死猫，有一只活猫，但它们位于不同的世界中，我们打开盒子，只不过是选择进入了，其中一个世界，如果我们看到了一只活猫，那可能在另一个平行宇宙中的我们，就看到了一只死猫。

拿到量子纠缠中来说，A和B，两个处于纠缠态的粒子分开后，之所以我们观察其中一个，导致了另一个的坍缩，是因为我们的观测，导致了平行世界的出现，也就是说，在我们观测之前，它们依旧处于叠加态之中，观测之后，它们之间并没有超距作用，没有什么鬼魅效应，而是出现了两个平行世界，这个理念确实可以解释量子纠缠现象，不过听起来，似乎要比这个鬼魅效应更加魔幻，当然除了这两个概念之外，还有一个概念，可以用来解释这个现象，也就是虚拟世界理论，这个虚拟世界，大家可以将其理解为是一个游戏，或者是一个程序，在游戏世界中，量子纠缠现象，应该是一个常见的代码机制，之所以两个纠缠态的粒子，会保持一致性和对称性，利用函数和代码，就可以轻松的做到，在虚拟世界中，距离和速度，都是一个虚拟的符号，无论两个粒子被分开多远，我们只需要将波函数设置成，当我们观测其中一个粒子时，系统瞬间执行到两个粒子上就可以，而且在这其中，由于放弃了物质世界的实在性，所以相对论和量子力学，都是成立的。

在开篇的时候我们说到过，关于量子力学的概念，程序员以及游戏制作者，可能会觉得十分熟悉，因为我们在构建虚拟世界时，由于系统本身存在算力极限，所以我们会尽可能的节约系统资源，比如说让基本元素处于模糊状态，只有游戏中的人物观测时，才让它展现出一个固定的结果，再比如量子纠缠中的两个粒子，实际上就是一个波函数的执行结果；当然以上猜测，都是为了解释量子纠缠这一怪异现象，提出的更为怪异的猜想，坦白来说现在大多，用来解释量子力学的理念，都只是我们对于这个世界本质的盲人摸象，这个世界的本质究竟是什么？我们目前还无从得知，但按照量子纠缠的理论来看，它一定没有我们看到的那么简单。

当然较为通俗的例子，可能会存在一些误解，因此以上内容，仅代表我个人观点，如有错误，也感谢大家指正。