量子纠缠 (6-4)

按照经典图景来理解，这件事当然没有什么可奇怪的：粒子分裂成为两个自旋相反的粒子，然后这两个粒子就保持着自旋的状态一直到了Alice和Bob那儿，这没毛病。你只需要把粒子当做经典的小球就可以了：两个人观察到的结果总是相反的，是因为这两个粒子本来就是以相反的自旋状态产生的啊，它们从在一个粒子分裂出来的时候起一直就是相反的啊。在我们观察它们之前，我们只是不知道它们各自是什么状态罢了，但是我知道，即使我不观察，它们的自旋也总是相反的啊。

但是按照量子力学的思维，古怪之处就来了：请牢记一点，在量子力学里，当我们没有观察粒子的自旋态时，它们没有确定的自旋方向，它们一直保持着一种上旋和下旋相互叠加的叠加态！直到它们分别到达Alice和Bob身边，两个人对它进行观察的时候，它们才被坍缩，因而获得了确定的自旋方向，是观察这个行为造就了它们的确定状态。当Alice观察A的时候，A从叠加态坍缩到了一个状态，比如说，上旋。那么在同时，宇宙另一端的B就会立刻从叠加态坍缩到下旋态。也就是说，在宇宙的一端对一个粒子的观察，瞬间导致了宇宙另一端的另一个粒子获得了一个状态！

有一个常用的例子来更加直观地说明这个问题：比如说有一副手套。我们现在随机地用两个盒子分别把两只手套放进去，这个过程谁也没有偷看，因此谁也不知道两副手套各自在哪一个盒子里。然后Alice和Bob分别保管一只盒子，乘坐飞机，Alice来到北京，而Bob到了地球另一端的纽约。两个人约好，明天中午同时打开盒子，看看各自盒子里面的到底是左手还是右手。在这之前，两人谁也不知道打开会是什么结果，于是就他们自然而然地认为结果将是随机的，得到左右手的概率各是50%。

到了约定的时间，Alice打开盒子，发现里面是左手，那么她即使是只用脚后跟考虑也会瞬间知道，在纽约的那一只是右手。Bob也是同理。这是我们日常生活中非常常见的画面，一点都不奇怪。反过来如果两边得到的结果不总是相反，那样才会奇怪呢！这里瞬间发生的，是Alice对纽约手套的认知，而不是纽约手套的状态，因为它从一开始就是右手，从来就没变过。

但是如果我们的手套是一副“量子手套”，在量子力学看来，一直到约定的那一刻之前，两个盒子里装的，不是确定的哪一只，而分别是两只手套的叠加态，左手+右手！这一双手套的量子态可以这样描述：

这个，叫做贝尔纠缠态。那么，当Alice看到北京的手套时，她的观察“赋予”了北京的手套一个坍缩的状态（比如说，左手），而在这一瞬间，她也同时决定了纽约的那只手套从叠加态向着另一个状态（右手）坍缩。

这，就是量子纠缠，是爱因斯坦打死都不相信的“幽灵般的远距离作用”（“spooky action at a

distance”）。

因此，爱因斯坦说，既然量子力学必然导致这种超光速的瞬时作用，那么说明它必然是有问题的，问题就在于，它忽略了“隐变量”，也就是说，叠加态的背后其实是“真实”确定的状态，我们用叠加态来描述粒子是不完备的，它不能够告诉我们，比量子态更加基本的、“真实”的状态。

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