民科发表的量子力学论文

✨编者按：针对于目前大量的灵修，宗教以及商家，偷换量子理论的概念，以达到其目的，特转发张天荣老师的科普系列文章《走进量子纠缠》。本科普系列是想尽量使用通俗的语言，向公众介绍神秘奇妙的‘量子纠缠’。—— 小义子

要认识神秘的量子纠缠，首先要认识神秘的量子现象。

不管是学哪个行业的，大概都听说过奇妙的量子现象。诸如测不准原理啦，薛定谔的猫之类的，在日常生活中看起来匪夷所思的现象，却是千真万确存在于微观的量子世界中。

许多人将听起来有些诡异的量子理论视为天书，从而敬而远之。有人感叹说：“量子力学，太不可思议了，不懂啊，晕！”

不懂量子力学，听了就晕，那是非常正常的反应。听听诺贝尔物理学奖得主，大物理学家费曼的名言吧。费曼说：“我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！” 量子论的另一创始人玻尔（Niels Bohr）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”既然连费曼和玻尔都这样说，我等就更不敢吹牛了。

因此，我们暂时不要奢望‘懂得’量子力学。此一系列文章的目的是让我们能够多‘了解’、多认识一些量子力学。因为量子力学虽然神秘，却是科学史上最为精确地被实验检验了的理论，量子力学经历了100多年的艰难历史，发展至今，可说是到达了人类智力征程上的最高成就。身为现代人，如果不曾‘了解’一点点量子力学，就如同没有上过因特网，没有写过email一样，可算是人生的一大遗憾啊。

刚才提及量子现象时，说到了‘薛定谔的猫’，我们的讨论可由此开始。

薛定谔（E.Schr dinger ，1887—1961）是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，量子力学中描述原子、电子等微观粒子运动的薛定谔方程，就是以他而命名的。

那么，首先我们需要了解，什么是‘叠加态’？

根据我们的日常经验，一个物体某一时刻，总会处于某个固定的状态。比如我说：女儿现在‘在’客厅里，或是说：女儿现在‘不在’客厅里。要么在，要么不在，两种状态，必居其一。然而，在微观的量子世界中，情况却有所不同。微观粒子可以处于一种所谓‘叠加态’的状态中，这种状态是不确定的。例如，电子可以同时位于两个不同的地点：A和B，也就是说，电子既在A，又不在A。电子的状态是‘在’和‘不在’，两种状态按一定几率的叠加。电子的这种混合状态，叫做‘叠加态’。

聪明的读者会说：“女儿此刻‘在’或‘不在’客厅，看一眼就清楚了。电子在A，或是不在A，测量一下不就知道了吗？”说得没错，当我们对电子的状态进行‘测量’时，电子的‘叠加态’不复存在，而是‘坍缩’到‘在A’，或是‘不在A’，两个状态的其中之一。但是，微观与宏观之不同，是在于观测之前。女儿在不在客厅，观测之前已成事实，并不以‘看’或‘不看’而转移。而微观电子坍缩前的状态，并无定论，直到测量它，才因坍缩而确定。这是微观世界中量子叠加态的奇妙特点。

尽管量子现象显得如此神秘。然而，量子力学的结论却早已在诸多方面被实验证实，被学术界接受，在各行各业还得到各种应用，量子物理学对我们现代日常生活的影响无比巨大。以其为基础而产生的电子学革命及光学革命将我们带入了如今的计算机信息时代。可以说，没有量子力学，就不会有今天所谓的‘高科技’产业。

如何解释量子力学的基本理论，仍然是见仁见智，莫衷一是。这点也曾经深深地困扰着它的创立者们，包括伟大的爱因斯坦。微观叠加态的特点与宏观规律如此不同，物理学家如薛定谔也想不通。于是，薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，薛定谔编出了一个‘薛定谔猫’的理想实验，试图将微观不确定性变为宏观不确定性，微观的迷惑变为宏观的佯谬，以引起大家的注意。果不其然！物理学家们对此佯谬一直众说纷纭、争论至今。

以下是‘薛定谔猫’的实验描述。

把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个装置，其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子，这个粒子将会触发毒气设施，从而杀死这只猫。根据量子力学的原理，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，因此，那只可怜的猫就应该相应地处于‘死’和‘活’ 的叠加态。非死非活，又死又活，状态不确定，直到有人打开盒子观测它。

实验中的猫，可类比于微观世界的电子（或原子）。在量子理论中，电子可以不处于一个固定的状态（0或1），而是同时处于两种状态的叠加（0和1）。如果把叠加态的概念用于猫的话，那就是说，处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。

量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，薛定谔的猫的状态是‘死’与‘活’的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违。一只猫，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？别小看这一个听起来似乎荒谬的物理理想实验。它不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申了很多的思考。

谈到哲学，聪明的读者又要笑了，因为在古代哲学思想中，不凡这种似是而非、模棱两可的说法。这不就是辩证法的思想吗？你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一，等等等等，如此而已。

此话不假，因此才有人如此来比喻‘薛定谔的猫’：男女在开始恋爱前，不知道结果是好或者不好，这时，可以将恋爱结果看成好与不好的混合叠加状态。如果你想知道结果，唯一的方法是去试试看，但是，只要你试过，你就已经改变了原来的结果了！

无论从人文科学的角度，如何来诠释和理解‘薛定谔的猫’，人们仍然觉得量子理论听起来有些诡异。有读者可能会说：“你拉扯了半天，我仍然不懂量子力学啊！”

还好，刚才我们已经给读者打了预防针，不是吗？没有人懂量子力学，包括薛定谔自己在内！薛定谔的本意是要用‘薛定谔猫’这个实验的荒谬结果，来嘲笑哥本哈根学派对量子力学，对薛定谔方程引进的‘波函数’概念的几率解释，但实际上，这个假想实验使薛定谔自己，站到了自己奠基的理论的对立面上，难怪有物理学家调侃地说到薛定谔：“薛定谔不懂薛定谔方程！”

到此为止，我们解释了半天‘薛定谔猫’实验的来龙去脉，却只字未提薛定谔的女朋友之事。再此赶快补上这段八卦，以免使读者大失所望。

薛定谔应该具有超凡的个人魅力，风流倜傥，女友无数。要不然怎么会触动舞台剧编导、纽约剧作家马修韦尔斯的灵感，写出了一部‘薛定谔的女朋友’的舞台剧呢？

以下是这个舞台剧2001-2003年在旧金山和纽约演出时的剧照和海报。

《薛定谔的女朋友》是关于爱，性，和量子物理学的一部另类浪漫喜剧。剧作家马修韦尔斯本人，并没有受过超出高中课程的科学教育，但却痴迷于物理学的神秘。他说：”我永远无法进入数学，但我发现它背后的概念，视觉和类比，是如此地引人入胜！”

舞台剧中有这么一段饶有趣味的话：“到底是波动-粒子的二象性难一点呢，还是老婆-情人的二象性更难？”据说薛定谔有很多情妇，也有不少私生子，身边不乏红颜知己。薛定谔的女友和薛定谔的猫一样不确定，薛定谔的婚姻爱情观和他的物理理论一样，不同凡响。据说，薛定谔是个‘多情种子’类的人物，他的情妇虽然多，但他每爱一个女人时，都是真心实意地。也许我们可以用量子力学的语言来作个比喻：薛定谔的感情和性生活，总是处于一个包括很多本征态的复杂叠加态中。一定时期，叠加态‘坍缩’到某个本征态，薛定谔便投入一个女友的怀抱。

但是，在薛定谔众多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成为了这部舞台剧的女主人公。

在1925年圣诞节前，薛定谔像往年一样，来到美丽的、白雪皑皑的阿尔卑斯山上度假，但这次陪伴他的不是太太安妮，而是一位来自维也纳的神秘女友。薛定谔的这位女友神秘莫测，直到八十多年后的今天，也无人考证出她的身份来历。她不是考证者已知的薛定谔情妇中的任何一位。无论如何，在这对情侣共度佳期的时期内，这位神秘女郎极大地激发了薛定谔的灵感，使得他令人惊异地始终维持着一种极富创造力和洞察力的状态。因此，物理学家们说，薛定谔的伟大工作是在他生命中一段情欲极其旺盛的时期内作出的。薛定谔自己也不否认这点，他认为，通过观看这个引人注目的女人，他找到了困惑科学界波/粒二象性看似矛盾的关键。果然，之后的一年内，薛定谔接连不断地发表了六篇关于量子力学的主要论文，提出了著名的薛定谔方程。因此，在享受量子力学带给我们辉煌灿烂的科技成果的今天，我们也应该感谢这位神秘女郎的贡献。

综上所述，是‘薛定谔的神秘女友’，激发了薛定谔天才的想象力和灵感，使其建立了微观世界中粒子的波函数所遵循的薛定谔方程。然后，薛定谔不同意哥本哈根派对波函数的解释，设计了‘薛定谔的猫’的思想实验。用薛定谔自己的话来说，他要用这个“恶魔般的装置”，让人们闻之色变。薛定谔说：看吧，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。因此，几率波的说法是站不住脚的！

这只猫的确令人毛骨悚然，相关的争论一直持续到今天。连当今伟大的物理学家霍金也曾经愤愤地说：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就跑去拿枪，想一枪把猫打死！”

在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在。总之，通过薛定谔的猫，我们认识了叠加态，以及被测量时叠加态的坍缩。

叠加态的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。

¦1[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 卿为歌狂 ¦2[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 人文科学 ¦3[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 桃花树下 ¦4[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 微光絮语 ¦5[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 成长的痛苦 ¦6[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️干净的历史 ¦7[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 轶事杂谈 ¦8[▓▓]小义子u꙱r꙱ 点击 ➡️ 七个萝卜

如果你能拥有一项超能力，你会选择什么？相信“瞬间移动”会是不少人儿时的梦想。这种超能力在物理学上并非不可能。如果我们能够对构成物体的每一个粒子进行测量，然后在目的地用同样的粒子完全复制其状态，就可以得到一模一样的物体。如今，中国科学家在这项技术上取得了重大突破。

今年2月26日，《自然》杂志发表封面文章，介绍了中国科技大学潘建伟项目组的“多自由度量子体系的隐形传态”研究。通俗地说，这一技术可以让科学家在异地瞬间获知粒子状态，从而开启了瞬间传输技术的大门。

5日的政协小组会上，全国政协委员潘建伟用一个比喻向《科技日报》解释了这项研究：“从合肥带到北京一个保险箱，钥匙忘带了。于是我请合肥的同事测量一下钥匙，告诉我；我在北京复制它。”

理论基础：量子纠缠

要想弄清楚“量子隐形传态”的原理，就绕不开“量子纠缠”的概念。量子纠缠是指相距遥远的两个量子所呈现出得关联性。科学家早就发现，处于特定系统中的两个或多个量子，即使相距遥远也总是呈现出相同的状态，当其中一个量子状态改变时，其他量子也会随之改变。

爱因斯坦曾把量子纠缠称为“鬼魅般的超距作用”，不过观察者网曾经报道，科学家如今认为，量子纠缠其实也是需要信道的，潘建伟教授的项目组2013年也测出，量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。

这就是量子隐形传态的理论基础。在量子纠缠的帮助下，带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制，因此就相当于科幻小说中描写的“超时空传输”，量子在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。

技术突破：非摧毁性测量

但想测量一下光子，再让远方复制，实现起来是非常困难的。由于太小，光子“一触而溃”，再精细的测量也让它面目全非。

中科大网站介绍说，1997年，国际上首次报道了单一自由度量子隐形传态的实验验证，该工作随后与伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等影响世界的重大科技成果一起入选了《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。

然而，以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限，即只能传输单个自由度的量子状态，而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质，即使是一个最简单的基本粒子，如单光子，它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。

潘建伟对科技日报介绍说：“测量一个自由度，不干扰其他自由度，很困难。好比测量身高，尺子一拉，体重就受了影响。”

中科大此次就是进一步发展出了“非摧毁性的测量技术”。经过多年艰苦努力，研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件，突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限，搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台，从而首次让一个光子的“自旋”和“轨道角动量”两项信息能同时传送。

据中科大新闻网报道，该实验成果得到了《自然》杂志审稿人的高度评价，他们一致称赞该工作“绝对新颖、重要，处于当前量子光学和量子信息领域的最前沿，可以认为是一个伟大的成就”、“在1997年单个自由度量子隐形传态实验实现的18年之后，这个工作从基本概念上将量子隐形传态提升到了一个新的水平”、“非常有趣，意义重大，且具有极其苛刻的技术难度”。

由于该成果的重要性，《自然》杂志专门邀请国际知名量子光学专家Wolfgang Tittel教授在同期的“新闻视角”（News and Views）栏目撰文评论：“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步，并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元”。

该论文发表后，第一时间受到了美国《科学新闻》（Science News）和欧洲物理学会新闻网站Physics World等多家国际媒体的报道，称“该工作不仅为提升量子力学基础问题的理解迈进了关键一步，也将在未来量子计算机的研制中扮演重要角色”。

应用：谢耳朵的难题还很遥远

看过《生活大爆炸》的读者可能还记得，谢耳朵曾经在剧中谈到过瞬间移动（teleportation）的伦理问题：如果我能够在此地被摧毁，然后在异地重建，那么使用了不同原子重建的我，还是我吗？

暂时还不用担心。中科大的这项研究距离宏观物体的远距传输还差的很远，其应用主要在于量子通信。在无线通信中，如果直接使用二进制编码会造成严重的误差，因此在数字通信中，人们还需要进行更复杂的编码。同样，从单自由度传输到多自由度传输的进步，对量子通信的实用化意义重大。

目前的物理理论都只适应于大于普朗克长度的空间尺度，在此尺度之内没有人知道物质以及理论应该是什么样子。ps，所以有人针对不断有民科发表推翻量子力学或狭义相对论的论文建议其都去研究普朗克长度以下的理论以免被人直接丢进回收站。

经典广义相对论的奇性不可避免，所以标准大爆炸模型中时空存在着零点，给了上帝一个容身之地。但是考虑到量子力学的测不准原理，一些基本量度，譬如长度和时间具有测不准性。测不准的程度由普朗克常数确定，从该常数可以定出最小的长度量子，即普朗克长度，为10E－33厘米，这远远小于原子核的尺度。测量任何长度不可能比这个更精确，而且比普朗克长度更短的长度是没有意义的。同样，作为时间量子的最小间隔，即普朗克时间，为10E－43秒。没有比这更短的时间存在。这就是说，我们不可能把黑洞缩减为数学上的一个点，同样也不能追溯到大爆炸的真正开始时刻。普朗克长度l=gh/c3～10-35m=10E-33厘米(是约等于。。。）

所谓的量子纠缠，其实就是高维空间中的物体在三维空间上的投影，在高维空间中，他们是连在一起的同一个物体。 打个比方说，一张桌子放在地上，假设地上的蚂蚁是二维的，他看到的这张桌子就是4个独立的脚，他们是分开的，是4个不同的物体。 当三维中的人移动这张桌子时，蚂蚁看到的是桌子的4个脚在同时移动，他们之间当然是没有时间差的，是超光速的。这时，一个聪明的蚂蚁说：瞧，这4个脚是纠缠的。 量子纠缠被传的神乎其神，主要是国内主流媒体为了配合宣传政策，做出的一些模棱两可的夸张报道，或者是从业的媒体人根本就不了解量子纠缠，人云亦云。包括某些主流媒体都在说的量子通信，根本不是世面上流传的那样神奇，什么超光速通信之类的…这都是后话，在这也不提了。 实际上量子纠缠道理很简单，处于纠缠态的两个粒子，比如他们通过自旋状态实现相干性，它们因为要维持角动量守恒，所以必然是一个左旋，一个右旋。这就好比是一双鞋，或者一副手套，肯定是一个左向一个右向。观测的过程就好比我把一双鞋分开装在两个箱子里，分别带到了美国和英国。在我打开英国的箱子，看到里面是右边的鞋子的同时，我就知道了美国那个箱子里面是左脚的鞋子。而这个过程其实根本不可能给美国和英国之间传递任何有用的信息，我除了知道了另外一个鞋子的种类，其他的什么都没有。当然，这个问题也没有我说的这么简单，比如这还存在一个微观下的测不准原理，但是这样理解绝对没有大方向的错误。 发现没，这根本不难理解，只是媒体不知出于什么想法，一直在误导大众。 看了前面的回答，基本没有哪个讲得清、讲得合乎逻辑。 量子纠缠，来源于爱因斯坦的EPR佯谬。 先从宏观物体说起： 一个静止物体动量是0，如果自发分裂成质量相同的两块，如一个向东，另一个必然向西，因为动量是矢量，分裂的两块动量和仍是0。这就叫动量守恒。 进一步，如果向东物体带着左旋，则向西物体就带右旋。动量仍然守恒。 —————— 到了微观世界，就出问题了。 量子由于不确定性，其在观测之前状态是不定的，也就是说它是左旋还是右旋是不确定的，直到观测后才确定。 如果一个微观粒子自发分裂成两个，一个向东一个向西，到底是左旋还是右旋？这可关系到动量是否守恒。 假设两粒子已经分开了一光年，你观测了东粒子是左旋，则西粒子也会像心灵感应一样，瞬间变右旋，从而与东粒子保持动量守恒。 所以，所谓纠缠粒子，就是一对保持动量守恒的粒子。 肯定有人会说，两个粒子其实在分开那一刻就已确定左右旋了，我们只不过看到一个是左旋，瞬间“知道”另一个是右旋啊，没什么稀奇的。这正是爱因斯坦的观点，即EPR佯谬的由来。后来很多实验都证明爱因斯坦这个观点是错的，这里不详述。（我可没说爱因斯坦都是错的，只说这个方面错）。 既实验证明然爱因斯坦这个观点是错的，那也就是说，两个粒子在分开那一刻左右旋是不确定的，直到被观测那一刻，才各自确定左旋或右旋，并且无论相隔多远，它们都呈现相关关系，一个是左则另一个必然是右，似乎有瞬间感应。这就是纠缠效应的由来。如果不这样，动量守恒就不成立了。 ———— 这里要特别说的是，根据相对论，光速是能量和信息传递的上限。所以量子力学对此的解释是两个量子在被观测前仍然是一个整体，这种感应并没有任何信息传递，并不违反相对论的光速最快的原理。 （所以，顺带说一下，所谓量子通信，并不是利用量子纠缠效应直接传递信息，量子通信实际上是用量子纠缠产生密钥，对明文进行加密，通过传统手段如光纤、无线电等发送出去，本质仍然是传统通信的一种，因为仍然用到了光纤无线电等传统方式，其全称是量子保密通信，量子纠缠只起到获取密钥作用。所以有些人说可以通过量子纠缠效应，跨越海水障碍通和潜艇通信、且无法监听破解（甚至还说某大国在量子对潜艇通信这方面领先），看完了上面这些，你应该知道这根本都是瞎扯谈。想用量子纠缠效应超光速无介质传递信息，先推翻量子力学再说）。 ———— 总结一下，不是任意两个量子就可以纠缠，就好比，大街上不是任意两个男女就是夫妻。 纠缠量子，就是一对状态不确定，但又必须满足同一个物理量守恒的两个量子，比如上面所说的角动量守恒。一旦它们之一被观测，就因为那个物理量的原因，另一个也瞬间确定并且状态相反（比如为了保持角动量守恒）。 这也就是两个量子无论分隔多远，为什么要同时发生变化、状态正好相反的根本原因，它们之间并没有神秘信息传递，完全是因为物理学上的原因。它们是为了满足同一个物理量守恒而“纠缠”在一起。所以这个过程并没有信息传递，既不违反相对论，也不可能直接用于通信。 ———— 如果想了解，其实可以多读几次曹天元写的《上帝掷骰子吗——量子力学史话》，一遍不懂多读几遍。 后面陆续有网友回复，比如什么三维在四维空间投影都出来了。 我点评一下： 一是不要试图用宏观物体的行为去猜测、解释量子力学。一切以实验结果为依据。物理学是实验的科学。 二是，任何解释，最好基于现有成熟理论，因为现有理论是经过实验、合逻辑、经得起考验的。如果要突破现有理论也不是不可以，你的新理论如果能做实验最好，不能实验，起码要在逻辑上能自洽。否则一看就像是民科式的臆想，经不起推敲。 我知道，比如若有人评论某企业不好，一个海军在攻击，在全世界各地的海军同吋感应得到，同吋可以发起反攻击。 量子纠缠现象被称为鬼魅般的超距作用，“超距”两个字可是大多数物理学家都不喜欢的，因为这跳脱了科学的范畴。最开始牛顿发现万有引力定律，唯一一个缺点就是从牛顿万有引力定律出发推出引力是超距作用的，直到爱因斯坦提出广义相对论，从本质上解释了引力作用，认为引力的作用是有速度的等于光速。而量子纠缠现象也是爱因斯坦提出的，这是在与量子力学哥本哈根派论战的背景下提出的。量子力学和相对论被认为是二十世纪物理学的两大支柱，爱因斯坦独自提出相对论，同时对于量子力学也有很大的贡献。但是量子力学的发展路线越走越“歪”，尤其是哥本哈根派的介入，让老一派的物理学家难以接受。尤其是量子力学的不确定性原理，让爱因斯坦戏称为“上帝还掷骰子吗？”，而薛定谔针对这个原理也提出了“薛定谔的猫”思维实验，来嘲讽量子力学根本哈根派的不确定性原理。而随着发展论战趋于“炽热化”，在1935年5月爱因斯坦和另外两位物理学家波多尔斯基和罗森，发表了一篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》的论文，这个思维实验以三位作者名字首字母共同命名为“ERP实验”。这个思维实验就是量子纠缠，指的就是如果有一个基本粒子分开成A粒子和B粒子，并且这两个粒子分开到足够远的位置，如果对A粒子进行观测它是左旋，那么B粒子就必须是右旋的。按照不确定性原理，A粒子和B粒子的自旋性质是不确定的，只要在观测那一刻才会知道。那么就会出现一种情况，A粒子确定为左旋，那么B粒子是如何“知道”该右旋的哪？这不就是超距作用，那么如果这个A粒子和B粒子的自旋在分开那一刻就确定了，不确定性原理就被推翻了。在波尔听说这个思维实验后茶不思饭不想好几天，最后就提出了这两个粒子虽然天各一方，但本质上还是一个粒子它们处于纠缠状态，这就是量子纠缠。如果再从本质上来说没有人能够解释这样的机制。还有一种说法认为量子纠缠是高维空间在三维空间的投影，之所以表现出这种鬼魅般的超距作用，可能有第四个空间维度在起作用。假如存在二维空间生物，从A点到B点它需要长途跋涉，那么如果从第三个维度它可以瞬间就到达，这就是多出一个空间维度犹如“神迹”。量子纠缠的超距作用也就不在那么鬼魅了。 大多数人觉得量子纠缠超越了时间和空间的限制，即时感应，很是神秘。殊不知，量子纠缠其实是物质世界最本质的特征。 整个宇宙实际是一个量子的世界，激发态的量子构成电磁波和有型物质；基态的量子布满整个宇宙真空，不停地涨起和落下，形成"狄拉克″之海。 而所有量子都处在错综复杂的纠缠态之中。单独一对量子间的纠缠只是无数纠缠态中的一个特例。 那么鬼魅般的量子纠缠是怎么突破时空的局限，瞬时完成的呢？有科学家称:超时距的量子纠缠只能来自高纬。因为在更高纬度中纠缠着的量子对本身就是同一个粒子，就比如把一张纸上相距的两个点比作三维空间纠缠的一对量子，如果把纸按两点中间对折，那么两个点就合拢变成一个点，而三维空间则可能是高纬影射的一个面。 然而前沿的量子场论和环量子引力理论却在研究中发现，我们生活其中的现实结构"时空″，就是在纷繁的量子纠缠中涌现。这是普林斯顿大学和斯坦福大学在2013的合作研究中最先提出的，主要依据是黑洞纠缠中形成虫洞的时空结构。 时空既然来自于量子纠缠，带来的结果是我们每天看到的世界以及感觉到的时间流逝可能只是一种"量子幻觉″。因为"时空并不是量子纠缠的场所，而是量子纠缠的产物″。 现代科学的基础理论通常是用一种假说或模型来解释我们现有宇宙的各种现象和问题，当这种假说或模型存在很大的缺陷，不足以解决科学研究中发现的新问题是，就会被新的假说或模型取代。现在我就用假说的方式来解释一下量子纠缠是怎样超越空间和时间达到瞬间感应的。 现在有一种说法是宇宙是个计算机系统，人和宇宙中的万事万物都是被计算机模拟出来的，自由学者王东岳对《道德经》中道的解释就是程序。道生一，一生二，二生三，三生万物就是指宇宙中的一切都是由程序演化而来。按照这种思路，我们可以尝试解释量子纠缠超越空间和时间的问题的。 如果宇宙是个计算机系统，那么量子叠加态，是因为计算机系统的节能要求，毕竟除了那些科学家，谁还没事关心一个粒子处于什么状态，宇宙中的粒子又是无穷多，所以这种不需要随时表明状态的粒子通常程序都处于休眠状态，所以不是量子处于叠加态，而是系统不表态。 如果宇宙是个计算机系统，而不是一台计算机，每一种物质或每一个粒子都是计算单元，需要用到的的计算单元或需要参与宇宙变化的物质或粒子就激活，不需要的就休眠，你可以把这个过程理解为类似比特币的同步记账，那么量子纠缠可以超越时间和空间你就可以理解为为了系统的效率而特意设定的，因为宇宙对人类来说算得上无穷大的，按照人类认为最快的光速在宇宙中传播指令和信息动辄几十几百亿年无疑效率太低。 其实，如果宇宙是个计算机系统，还能解释很多问题，比如什么是神，神其实就是个有某些特殊权限的管理员，行使系统的赋予的部分管理权限，这也很好理解，没有一些特殊权限，谁还服你管，又不是选出来的。还有宇宙的大小，如果宇宙是计算机系统计算的结果，那么内存有多大，宇宙就有多大，宇宙是被系统所设定的。还有宇宙大爆炸不过是系统的一次初始化。 按照这种假说，每个人都是宇宙的参与者，也是宇宙的创造者，宇宙是数字的，再复杂的构架或过程，都可以看成一个函数，变化的只是参数。宇宙的演化过程，就是这个系统运算的过程，时间只和空间不过是个程序设定的参数。 当然，这只是一种假说，至于真实的宇宙究竟是什么样子，量子纠缠为什么能超越时间和空间，可能还有无数种解释。那么大家就仁者见仁，智者见智。欢迎大家讨论。 我知道并可以现场示法和演示。 量子纠缠，爱因斯坦形象地将其称之为“幽灵般的超距作用”，这事情发生在爱因斯坦提出狭义相对论之后，狭义相对论要求，一切物质包括信息，其传递速度最快只能是光速，超光速是不可能的。但是，量子纠缠这鬼魅般的超距作用让爱因斯坦很反感，于是联合罗森、波多尔斯基发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》的论文，在论文中，他们详细地介绍了一个思想实验，即EPR佯谬，试图反驳当时的量子力学，他们认为量子力学是不完备的。正是这一论文的发表，第一次直观地将量子纠缠展现在大家的面前。那什么是量子纠缠呢？能否通俗地说明一下呢？ 打个比方，你有一副手套，注意，这里可不是经典的手套，而是量子手套，为什么说它是量子手套呢，因为它每一只手套到底是左手还是右手是不确定的，都有50%的几率。此时将这两只手套分开，一只放在上海，一只放在南京，南京的朋友测量了放在他们这里的量子手套，发现是左手的，那么上海的朋友就不需要测量了，因为当南京的朋友测量知道了结果以后，位于上海的那只量子手套不再是50%几率是左是右的叠加态了，而是立刻变化为南京那只手套的对立面，变成了右手手套。记住了哦，这是瞬间变化的，不需要时间。如果不这么形象地表述的话，就是这样了：现在我们制备一对处在纠缠态的电子A与B，它们的总自旋为0，在制备完成之后，将它们分别放在上海与南京，当南京的观测者测量电子A时，发现A的自旋向上，那么位于上海的电子B自旋一定是向下的，而且是在南京的观测者测量之后，电子B立即变化成自旋向下的，而在此之前呢，电子B处于向上或向下的叠加态。量子纠缠确实非常神秘，神秘之处在于这种纠缠确实是超距的，爱因斯坦失望了，结果并没能如他所愿。如果你要问量子纠缠背后的物理机制是怎样的，抱歉，这个问题目前没有人能够解答，如果有人可以科学解释的话，毫无疑问，下一位世界级物理大师就是你了。 好吧，你还在等什么呢？ 文/科学船坞目前科学界公认的“超光速”有两个，一是宇宙空间膨胀速度超光速，二是量子纠缠的“反应”速度超光速这两个超光速现象虽然一个是大到不能再大的宇宙，一个是小到不能再小的量子，但它们有一个共同点就是都不传递信息，因而也就不违反爱因斯坦狭义相对论，但相比宇宙的可理解性，量子纠缠现象对大部分人来说还是一个想不通的迷。 刘慈欣为了将科幻小说《三体》剧情推动下去，专门将“量子纠缠”变成了可以传递信息的超光速通讯手段，利用这个手段三体文明得以实时监控地球并干扰地球上的加速器，但实际上现实中“量子纠缠通讯”还没看到实现的可能，我国的量子纠缠应用也只是“量子纠缠加密”罢了。用一个粗浅的比喻，量子纠缠过程中的两个量子就像是鞋厂做出的一双正常鞋，如果我们某天发现了其中的一只左脚鞋，那么我们就可以确定另一只鞋一定是右脚鞋，那怕那只右脚鞋远在254万光年外的仙女座星系。 目前有量子物理学家认为，处于纠缠状态却天各一方的两个粒子表面上虽然没有联系，但可能有某些尚未发现的量子规律在维持着它们之间的关系，更有甚者甚至认为量子纠缠“鬼魅般”的超距作用来源于更高纬度的空间。 总得来说量子力学还有很大的进步空间和发展空间，对于“量子”这种微观粒子的统称而言人类需要学习的还有很多。