第四十三章：量子糾纏現象，得從量子糾纏機制去說！

世界最奇妙的東西，一生的時間是看不完的；人生最美好的東西，需要去發現，但也是無限多的。所以我們是幸福的，也是總會有點遺憾的。

量子糾纏也許是你聽過的這個世界上最奇妙的事情，聽過這個事情，也很美。如果能瞭解它，那就更美不可言了。

其實我在《變化》中就對量子糾纏有過論述，題目是《量子糾纏的超距作用，超光速是假象》，是談到光速的時候，對這個問題進行了解析。談到光速的時候，這個問題也無法避免。所以要勇敢面對。今天時隔一年，我們再來深刻看一下這個問題。

首先還是簡單介紹一下什麼是量子糾纏。在量子力學裡，當幾個粒子在彼此相互作用後，由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質，無法單獨描述各個粒子的性質，只能描述整體系統的性質，則稱這現象為量子糾纏（quantum entanglement）。

量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象；在經典力學裡，找不到類似的現象。

假若對於兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發現量子關聯現象。

例如，假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向，對於其中一個粒子測量自旋，假若得到結果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋；更特別地是，假設沿著兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋，則會發現結果違反貝爾不等式；除此以外，還會出現貌似佯謬般的現象：當對其中一個粒子做測量，另外一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果，儘管尚未發現任何傳遞資訊的機制，儘管兩個粒子相隔甚遠。

首先大家遇到一個問題的時候，一定要細緻分析。因為問題裡面的問題就足以讓你迷糊。

首先就上面的介紹，你必須知道這幾個要點，不然你談不上去理解量子糾纏，那是不可能的事情。

1、量子糾纏是發生在量子系統。宏觀世界裡找不到，但記住是——目前找不到，目前沒有找到。

2、發生量子糾纏的系統必須是兩個粒子以上的量子系統。你不光要記住粒子數量的規定，還得領悟系統這兩個字！ 談到系統一定要想到整體性！ 也就是說發生量子糾纏的粒子，是一個整體！一定是一個整體！

3、還有就是距離問題！發生量子糾纏的距離問題。這是個要點，很多百科知識，有誤解。讓很多人以為相距很遠很遠的粒子，都能發生量子糾纏。但我要告訴你，不可能的！目前從來沒有研究顯示說一個粒子和一個一光年之外的粒子發生了量子糾纏。

先來說說為什麼量子糾纏發生的距離是有限的，不是無限遠【理論上有無限遠】。

大家看看下面的關於量子糾纏的新聞實驗：中國科學技術大學潘建偉、彭承志等研究人員的小組早在2005年就在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、傳送的世界紀錄，同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。

2007年開始，中國科大——清華大學聯合研究小組在北京架設了長達16公里的自由空間量子通道，並取得了一系列關鍵技術突破，最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸，證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基於衛星中繼的全球化量子通訊網奠定了可靠基礎。該成果已經發表在2010年6月1日出版的英國《自然》雜誌子刊《自然·光子學》上，並引起了廣泛關注。

從上面的報道中，出現了幾個“可行性”的詞彙，就說明這種傳輸技術的距離要求是很難的。看看“13公里”“16公里”這些數字，你就清楚這種距離是有限制的。所以和10光年之外的粒子發生糾纏，對我們來說還是天方夜譚。而且新聞中也說：“證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性。”重點還是在“可能性”這三個字。

所以必須克服對“量子糾纏”的干擾。不然量子糾纏態解除。 而且根本無法實現“控制”這一說，因為“控制”就意味著干擾！

再回到第二點，量子糾纏系統上來。舉一個例子最好了。如下圖。

照射鐳射束於偏硼酸鋇晶體，會因第二型自發參量下轉換機制，在兩個圓錐面交集的兩條直線之處，製備出很多偏振相互垂直的糾纏光子對。

看上面的案例，大家應該清楚了。量子糾纏發生的系統是有限制的。不是說隨隨便便就能有。有“同源”規則，不可能你隨便拿個手電，我也拿個手電，同時開啟之後，光子們自動量子糾纏了。這是不可能的。

有一點大家在本書的前兩三章就看到了。是關於EPR之爭，是關於貝爾不等式的，之所以將他們放在前幾章，就為了通書大家要記住，和這些內容是密切關聯的。

量子糾纏就是從EPR之爭，才開始被人重視的。一開始其實是愛因斯坦為了用量子糾纏來證明量子力學的不完備性。他提出一個隱變數理論。還是簡單給大家回顧一下歷史，請看下文。

在這篇論文裡，他們詳細表述EPR佯謬，試圖藉著一個思想實驗來論述量子力學的不完備性質。他們並沒有更進一步研究量子糾纏的特性。

薛定諤閱讀完畢EPR論文之後，有很多心得感想，他用德文寫了一封信給愛因斯坦，在這封信裡，他最先使用了術語Verschränkung（他自己將之翻譯為“糾纏”），這是為了要形容在EPR思想實驗裡，兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之後彼此之間仍舊維持的關聯。

不久之後，薛定諤發表了一篇重要論文，對於“量子糾纏”這術語給予定義，並且研究探索相關概念。薛定諤體會到這概念的重要性，他表明，量子糾纏不只是量子力學的某個很有意思的性質，而是量子力學的特徵性質；量子糾纏在量子力學與經典思路之間做了一個完全切割。如同愛因斯坦一樣，薛定諤對於量子糾纏的概念並不滿意，因為量子糾纏似乎違反在相對論中對於資訊傳遞所設定的速度極限。後來，愛因斯坦更譏諷量子糾纏為鬼魅般的超距作用。

EPR論文很顯然地引起了眾多物理學者的興趣，啟發他們探討量子力學的基礎理論。但是除了這方面以外，物理學者認為這論題與現代量子力學並沒有什麼牽扯，在之後很長一段時間，物理學術界並沒有特別重視這論題，也沒有發現EPR論文可能有什麼重大瑕疵。

EPR論文試圖建立定域性隱變數理論來替代量子力學理論。1964年，約翰·貝爾提出論文表明，對於EPR思想實驗，量子力學的預測明顯地不同於定域性隱變數理論。概略而言，假若測量兩個粒子分別沿著不同軸向的自旋，則量子力學得到的統計關聯性結果比定域性隱變數理論要強很多，貝爾不等式定性地給出這差別，做實驗應該可以偵測出這差別 。因此，物理學者做了很多檢試貝爾不等式的實驗。

1972年，約翰·克勞澤與史達特·弗利曼（Stuart Freedman）首先完成這種檢試實驗。1982年，阿蘭·阿斯佩的博士論文是以這種檢試實驗為題目。他們得到的實驗結果符合量子力學的預測，不符合定域性隱變數理論的預測，因此證實愛氏的定域性隱變數理論不成立。但是，至今為止，每一個相關實驗都存在有漏洞，這造成了實驗的正確性遭到質疑，在作總結之前，還需要完成更多精確的實驗。

這些年來，眾多的卓越研究結果促成了應用這些超強關聯來傳遞資訊的可能性，從而導致了量子密碼學的成功發展，最著名的有查理斯·貝內特（Charles Bennett）與吉勒·布拉薩（Gilles Brassard）發明的BB84協議、阿圖爾·艾克特（Artur Eckert）發明的E91協議。

2017年6月16日，量子科學實驗衛星墨子號首先成功實現，兩個量子糾纏光子被分發到相距超過1200公里的距離後，仍可繼續保持其量子糾纏的狀態。

看了上面的量子糾纏相關歷史，你們肯定有想提問的。我來幫你們問！

1.量子糾纏引導的量子密碼學為何安全？

2.量子糾纏的距離，都達到了最新的1200公里了，是不是說它已經超光速了？ 證明想對論是錯誤的。

3.如何理解量子力學這種“超光速”，是真的超光速嗎？

4.量子糾纏的機制，本質是什麼？

第一個問題：量子糾纏傳輸為什麼安全，很簡單就是因為量子糾纏態是一個系統，是一個整體。它之所以安全，是因為它無法被幹擾，或者侵入。一般侵入或干擾，量子糾纏解除，傳輸終止。量子糾纏不像我們的電腦，受到駭客侵入，電腦還在執行。量子糾纏態如果受到侵入，就停止了這種狀態的傳輸。但這裡大家要理解“傳輸”這個詞，不是日常我們理解的那樣。把一個東西，送到一個地方。就比如我給你發一個郵件，這叫傳輸。量子糾纏現在做不到這樣的。

第二個問題：量子糾纏沒有實現真正意義上的超光速，相對論是正確的。

第三個問題：既然量子糾纏沒有實現真正意義上的超光速。那我們該如何理解。我曾經在《變化》舉一個例子。很通俗，便於大家理解。我再重述一下這個例子。

通俗一點解釋可以這樣理解，兩個或兩個以上的粒子的量子糾纏態是一體的東西，在一個波函式描述之下，和距離無關。

就好像是兩個人坐一個蹺蹺板玩。A和B坐在上面的時候，就有了這種超關聯聯絡，即糾纏。A下去，B必然上來；相反B下去，A立刻上來。但我們不能說這種聯絡是超距的，也就是不能說A和B之間的變化是超光速完成的。要知道這和A和B之間的距離“無關”，與他們之間的聯絡態有關。

再直白一點簡單一點就是，你不能說你和你自己是有距離的，因為你和你自己本來就是一個人，一體的。哪來的距離？ 我和你之間才有距離！懂了嗎？ 就是這個意思。

如果你還不懂，我再舉一個例子。這個例子你要還不能理解。那我就搖頭了。想象力匱乏了。

你的大腦是一個系統，很複雜，很神奇。這是我們公認的。你現在想象一下，你大腦中有兩個粒子。一個叫地球，一個叫太陽。你一躍，不到一秒從地球跳到太陽上了。

現實中光要走8分鐘，你一秒中靠想力裡完成了。這叫超光速嗎？其實我要表達的是你就沒有走距離！ 重點是理解這個！

你會發現，所有的這種心靈感應案例。多以母親與兒女，多以雙胞胎為案例的。很少有以隔代的，或鄰居間的，或父親的。為什麼？

其實還挺值得思考的，但我承認這不夠嚴謹。

我的思考觀點是這樣：如果兩個人共用過一個身體，或在某種程度上共用過一個大腦，或者也可以說一個系統。那麼這種感應應該要強。那麼就符合雙胞胎，符合母親與兒女之間的現象。

因為他們都共同使用過一個生命系統。萬物是有聯絡的，萬物也有輻射。如果這種輻射，這種能量有距離傳輸的這種感應，那麼雙胞胎，以及母親與兒女之間的感應是最有超強關聯的。和量子糾纏有相似之處。所以這種大膽假設，我不排斥。並且我就是這樣思考的。

但說這種思考，不嚴謹。也是我第一次寫在科普書籍中的。其實這思考，我在寫《變化》的時候，就出現過。但今天好像更適合來引申一下。作為科普啟發，我覺得不為過。

不嚴謹是因為人是宏觀的，記住。目前量子糾纏在經典力學還沒有被發現過。

但記住，即使有一天這種心靈感應被認為是確定的，實驗證實的。我依然對相對論有信心。因為我在上面說了，我依然認為這種心靈感應現象是一個整體的。也談不到真正意義上的超光速。

透過上面的幾個例子，也就是說量子糾纏資訊傳輸技術也是有限制的。它必須在這個“蹺蹺板”系統中。

那很多人可能又要打斷其他的人的問題，開始新的發問：“那什麼才是真正意義上的超光速，超光速傳輸？”

很簡單，火箭速度大於光速叫超光速！真正意義上的超光速傳遞是要傳遞有效資訊的，攜帶東西的。有人反駁說，你讓火箭超光速，不是開玩笑嗎？怎麼可能！ 你要這樣反駁，我還挺高興，說明你也認為不可能。因為一個火箭所攜帶的資訊太多，物質太多。

那麼換一個你認為可能不？把一個1G電影傳以超光速傳給任何人，也算。你認為可以實現嗎？ 或者一首歌，超光速傳遞給我。都算傳遞有效資訊。如果不能傳遞有效資訊，那就不是超光速。那就是沒有傳遞！那就是沒有傳遞！懂了嗎？ 就是這個意思。你和你的距離是零，你做的任何動作，都不需要你和你之間傳遞。

正像湯衛東教授說：量子隱形傳態，是在一對量子糾纏資源的輔助下，將某個未知量子態資訊傳遞到另外一個地方。傳遞的是資訊，而非物質。若用“瞬間轉移”來形容，轉移的也只是量子態，並不是粒子本身。

現在來回答，最後一個問題：量子糾纏的機制是什麼？

我在《變化》中說過，量子糾纏的超光速是假象，其實在本章中也說明了這點。但量子糾纏的機制，我沒有敢在《變化》中寫，因為實在是想不出。翻了好多資料，看了好多文字，還是一頭霧水。

我倒並不是怕你們罵我，否則我寫完《變化》之後，就不會寫這本了。實在我有時間，然後我又喜歡這些東西。然後我發現還沒有這樣一本書，讓我這樣的數學基礎差的人，能讀懂的科普書籍。

今天我要寫量子糾纏的機制，當然是大膽假設。給別人啟發，就是給自己驚喜。

首先大家這樣理解：一個量子系統是由幾個處於量子糾纏的子系統組成，而整體系統所具有的某種物理性質，子系統不能私自具有，這時，不能夠對子系統給定這種物理性質，只能對整體系統給定這種物理性質，它具有“不可分性”。

不可分性不一定與空間有關，處於同一區域的幾個物理系統，只要彼此之間沒有任何糾纏，則它們各自可擁有自己的物理性質。物理學者艾雪·佩雷斯（Asher Peres）給出不可分性的數學定義式，可以計算出整體系統到底具有可分性還是不可分性。

假設整體系統具有不可分性，並且這不可分性與空間無關，則可將它的幾個子系統分離至兩個相隔遙遠的區域，這動作凸顯出不可分性與定域性的不同──雖然幾個子系統分別處於兩個相隔遙遠的區域，仍舊不可將它們個別處理。在EPR佯謬裡，由於兩個粒子分別處於兩個相隔遙遠的區域，整體系統被認為具有可分性，但因量子糾纏，整體系統實際具有不可分性，就像一個“蹺蹺板”系統，這是我反覆強調的。

那這個系統是什麼呢？ 肯定是一種場。從發生的糾纏粒子“同源”性質我們可以有這樣的認識。準確來說，是一種電磁場。

再來看看上面的那幅圖，以便於理解量子糾纏機制。

以上面的量子糾纏為例，我們可以這樣理解。鐳射就是運動光，光是電磁波。也可以說鐳射就是運動的電磁場。

理論上電磁場的輻射範圍是無限遠的。也就說理論上量子糾纏粒子間的距離可以達到無限遠。但現實中難以實現，因為場強與距離r是有關的。我自己根據上圖畫一個升級版的。圖畫的不好，見諒。方便大家理解。

整體的場就如同這個大喇叭形狀的圖，但量子糾纏對的每一種情況可以單獨視為一個小系統。可以叫“量子微場”，這樣我們把A2和B2的量子糾纏對微場系統叫L，其他兩個分別是L1和L2.

L到L1，到L2的距離是增加的，A1和B1其實是A2和B2到L1的情況。A和B其實又是A1和B1到L2的情況。在這個變化過程中，量子糾纏對粒子之間的距離增大了，量子糾纏對與晶體的距離也增大了。

這就是說理論上而言，量子糾纏對之間的距離可以達到無限遠。目前最新的測量1200公里。但現實中不能實現無限遠。是因為量子糾纏機制很敏感。距離場源越遠，超強聯絡是遞減的。換句話講就是距離越遠越容易被幹擾，而使得糾纏態解除。

在這裡要強調，量子微場這個概念，是為了將量子糾纏對看作整體而在大場範圍內的運動的設想。量子微場是包括在大電磁場的範疇內的。

這樣我們在測量的時候，為什麼會得到兩個粒子相聯絡的現象就好理解了。因為這是一個系統，而兩個粒子運動狀態數量是有限的。

兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發現量子關聯現象。例如，假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向，對於其中一個粒子測量自旋，假若得到結果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋。

為什麼會出現這種情況呢。很顯然兩個量子糾纏態粒子是用一個波函式來描述的。粒子的運動狀態態數是與自旋有關的。這種情況就類似將這個量子微場看作一個“費米子”，當你對兩個糾纏粒子測量時候，他們不能同時處於同一種運動態。所以會出現一個上，一個下。或一個下，兩一個上。其實很好理解，就是同一個人，你可能同時在兩個地方。

所以理解量子微場是很重要的，整體性是不能脫離的。這就是量子糾纏的機制。

所以根據我的理論，有以下預測。

1、量子糾纏的粒子間距，還會擴大。不會止於1200公里。但這個距離會有限制。因為干擾無法避免。這是客觀上的。

2、量子糾纏屬實不能說明量子力學的不完備性。事實上完備性才是不存在的。我這樣說不是說世界或量子體系是不確定的。是因為我們無法掌握完備性的所有因素，所以理論無論從實驗，還是資料來看，都是不完備的。但世界的確定性，已經包含在世界規律邏輯之中的！！ 你一定要理解這句話，才能理解為什麼世界是確定的。

就像維特根斯坦在《邏輯哲學》中說的，一個事件發生了，一定是這種發生的條件早就包含在邏輯之中了。

3、看到過用量子糾纏研究時間的論文，量子糾纏和時空有聯絡，但要探究時間的本質。用量子糾纏還遠遠不夠。甚至說不是主要矛盾，所以時間不應該以此為主線研究。時間還是我在《變化》中的觀點那樣。是客觀存在的，時間是能量物質，在引力場中的位置以及運動速度的應變度量過程。在我們沒有對量子和宏觀世界的界限做出判定之前，時間體系就不應該一分一二。

4、量子糾纏和夸克禁閉是狀態相反的兩種狀態。量子糾纏隨距離變大，超強關聯性減弱。夸克禁閉相反，隨著距離增大，超強關聯性增加。所以強相互作用力，最大。

以上就是我對量子糾纏的認識和理論。我知道再寫2萬字，也還能有很多延伸。我們的認識永遠是深化的。

摘自獨立學者，科普作家，國學起名師靈遁者量子力學書籍《見微知著》

太高深論，我真不道，量子糾纏，只能試談：

一、基礎存立，分子核質電子；細胞核質壁立，量子有冷也熱，藉助中性，場間糾纏質量。

二、宇宙之內，不同星系差異；糾集的相等物，量子有輕也重，依靠介質，相互糾纏減增益量。

三、存同物數，外電溫磁影響，產生的三種態變化，量子有收也放，運用調解，糾纏體溶變數。

四、個體量子，二向四面八方，自然的場內外運動，自量經緯可變，適應進化，糾纏易場同量。

對於自然存在；各種物質；不同量子；隨境可變；非常複雜；有性無意，糾纏一起，是否符合您問？謝請參考。

其實簡單理解一下就是這樣的，用光子舉例，一個光子被利用特殊方式分成倆個，這倆雙胞胎天生就會心靈感應，一個說我被人跟蹤了，他們想知道我是男是女，另外一個馬上也知道這個訊息，說沒事你是男我就是女，你是女我就是男，讓他們猜吧，於是我們就懵逼了。