纠缠开始（上）

作者大家好我是作者今天给大家分享的的第一章

人们通常会发现，法律就是这样一种的网，触犯法律的人，小的可以穿网而过，大的可以破网而出，只有中等的才会坠入网中

纠缠，这是一个含义丰富的词语。它让人想到被羊毛球缠住的小猫，或者两个人之间复杂的人际关系。但是，在物理学中，它指的是一个非常特殊而奇特的概念。他是如此奇异而又重要，因此有人把它称为“上帝效应”。一旦两个粒子发生纠缠，那么不管他们处在何处，两个粒子之间都保持着强大的直接关联 ，利用这种关联可以实现看似不可能完成的任务 。

为了进一步了解量子纠缠，我首先需要阐述“量子”这个词。我们研究的“量子”，是构成现实实物的微小能量和物质。一般而言，对于大量存在的同种结构的微粒，不管是光的光子，物质的原子还是亚原子粒子（如电子），量子都是他们的组成微粒。

同粒子打交道意味着我们研究的是某些数量特定的可测量对象，而不是连续变化的量 。实际上，量子化事物和连续事物之间的差别类似于数字信息（基于零秒和一秒的量子 ）和模拟信息 （可承载任何数值 ）之间的差别 。在物理世界中 ，量子通常是非常小的单元，正如量子跃迁是非常小的变化一样——这一点与其在日常用词中的意义颇为不同。

作为本书的核心，量子纠缠现象就是这种微小粒子之间的关联，但正是这些费解的微小粒子构成了我们周围的世界。在量子层面上 ，粒子可以被完全的连接起来，而被连接的对象（如光子 电子 原子）实际上就成为同一事物的组成部分。即使这些纠缠的例子后来被分隔到宇宙相反的两端 ，他们仍然保持着这种奇异的关联，一个粒子发生的变化立即在其他粒子中反映出来——不管他们之间相隔多远 。上帝效应无处不在 ，这令人感到不安 。

这种不受限制的关联时 量子纠缠得到引人注目的应用。在数据加密中，这种关联使密钥的传输不被截获 。这种关联在量子计算机的运行中也起到根本作用——在量子计算机中 ，每个比特都是单个亚原子粒子；量子计算机的计算性能超过任何传统计算机，这种的程序恐怕要运行和宇宙的寿命一样久 。纠缠还是远距传输有了可行性 ，即从一个地方向另一个地方传输粒子，甚至物体，而不通过两个地方之间的空间。

纠缠为距离相隔的两个粒子建立起亲密的连接，这种违背常理的能力不仅使我们觉得奇怪 ，而且物理学家也一样觉得奇怪 。阿尔伯特●爱因斯坦（Albert Einstein）对量子论起源有直接的贡献 ，而在量子论中 ，纠缠是必然的 。但是，爱因斯坦对纠缠的远距作用方式（纠缠的粒子不通过任何东西连接 ）很不安 。他在致同行科学家马克斯●玻恩（Max Born）的一封信中，将量子论不受空间阻隔的能力称为“可怕的远距效应 （spukhafte Fernwirkungen）”，即幽灵一般的远距作用。

埃尔温●薛定谔在 《剑桥哲学学会会刊 》的一篇文章中 ，将“纠缠”的英语单词“entanglement”带入到物理学领域中 。有趣的是 ，虽然薛定谔是德国人 ，但他当时在工作和发表文章时都是使用英文——这也许是他选择英文 词汇表示该现象的原因 ——而德语中对这种现象的表达 ——而德语中对这种现象的表达，与他选择的英语单词有着截然不同的意义 。

“entanglement”这个英语单词有着微妙的负面含义 他给人一种失去控制和陷入困境的感觉 而德语单词更具有结构性 也更中立 ——它的含义是折叠已有秩序的方式交叉 绳子打结 混乱缠在一起可称为纠缠 而仔细编织的挂毯则是实际上这两个单词都不是很理想量子纠缠现象也许并非像entanglement一词所暗示的那样无序 ，但（承认作者德语不会打 ）的意味略显苍白 ，“entanglement”较之意味更强 也更能体现本质 。

量子纠缠论认为纠缠应该存在 而爱因斯坦认为这个预测正表明了量子论毫无道理可言 对爱因斯坦来说 纠缠这个概念是一个魔咒 挑战着他关于世界到底由何组成的观点 这是因为纠缠似乎违背了定域性的概念 。

定域性是一种显而易见的原则 我们通常潜意识的肯定着这个原则 如果我们想要对与我们没有直接接触的某物施加作用 ——推他一下 向他传递一则信息 或其他任何作用 ——我们都需要通过另一些东西将目标物体与我们联系起来 或其他任何作用 ——我们都需要通过另一些东西将目标物体与我们联系起来 通常这些东西涉及直接接触 比如我伸手去够咖啡杯 拿起咖啡杯 把他移到嘴边 但是如果我们想对远距离的某物施加作用 而不跨过这中间的距离 我们就需要将媒介物从一个地方传送到另一个地方。

想象一下你对着一听放在篱笆上的罐头扔石头 如果你想把罐头打下来 你不能只是看着他 然后依靠某种神秘力量让他跳到空中 你必须朝他扔一块石头 你的手 扔出石头 石头飞过空中撞到罐头上 只要你瞄的准 罐头就会被打下来 你就可以得意一把了

同样 如果我想与房间另一头的某人对话 我的声带振动推动最近的空气分子 这些空气分子发出一系列声波 使分子波动穿过两人之间的距离 直到最后振动到另一个人的耳朵是他的耳膜震动 这样他就听到了我的声音 在第一个例子中 石头是媒体 而在第二个例子中 媒介体是声波 但在两个例子中实际上都存在 某物从a移动到b 这需要移动 移动需要时间 这是定域性的关键所在 定域性表明如果不通过媒介物 你无法对一个遥远的物体施加作用

各种证据显示人们天生就认为远距作用是反常的 对婴儿的研究表明他们并不接受原句作用 而是认为一个物体要对另一个物体施加作用 两者必须触碰

这似乎是一个夸张的断言 毕竟婴儿没有告诉我们这就是他们的想法 而且也没有人能够记得自己出生几个月时是如何看待世界的 研究者找到一个十分巧妙的方法来研究这个难题 研究者不停的重复某一特定的场景 使婴儿感到厌倦 然后再重复许多次之后对这一场景的某些方面进行微小的改变 在观察婴儿如何反应 如果新的运动中有可见的接触作用 婴儿的反应较小 如果新的运动中有远距作用 因而则有较大的反应 如果是用手推动玩具使其移动婴儿并没有什么反应 如果玩具车自己动起来 婴儿则会多看几眼 虽然我们的确无法直接推断婴儿不喜欢远去作用 但是观察结果表明婴儿注意到了远距作用 并且整个事情让他们感觉异乎寻常。

下一次当你观察魔术师操控远处的物体时 你可以试着观察一下自己的反应 当魔术师的手移动时求也在移动你的大脑抵制看到这种景象 你知道这里面肯定有什么名堂 肯定有什么东西将手的动作和物体的动作联系在一起 不管是直接或间接 你的大脑坚信远距作用是不真实的 。

然而尽管远距作用看起来不真实 但这并不排除其真正发生的可能性 如果我们懂得更多 我们就会不满足 与表面现象 而是进一步去观察那些貌似自然的东西 与猫狗不同 我们在很小的时候就知道电视屏幕后面没有真正的小人 同样现在的孩子都学过 引力引力本身就像远距作用 我们知道引力可以从远的距离外施加作用 然而彼此吸引的两个物体之间并没有任何显然的联系 引力似乎对定女性的概念提出了一个主要的挑战

随着牛顿的世界观的形成 万有引力的概念也出现了 但早在古希腊时期 那时候还没有任何引力的概念出现 人们就已经意识到了其他明显的远距作用 琥珀在背部摩擦之后可以吸引重量轻的物体 比如将纸片吸过来 此时可以吸引金属 当将他们放在软木上 浮于水面之上 此时会旋转 最后指向某一个特定的方向 在以上两个 情况下 都没有什么明显的联系作用 发生被吸引的物体朝着发生引力的物体运动 带静电的琥珀就像施展魔法一样召唤他们

对于这些现象 古希腊的不同学派给予了 不同的解释其中一个学派及原子论者认为所有事物要么是原子 要么是真空 并且没有事物能够通过真空施加作用 所以在引发效应和发生效应的两个物体之间一定存在连接的原子链 其他古希腊哲学家将远距作用归因于共鸣作用 他们认为某些材料彼此间有吸引力 就像一个人吸引另一个人一样 古希腊思想中还有第三种解释超自然力量的作用 而第二种解释仅仅是第三种解释的一个变体 第三种解释认为存在着某种东西可以提供某种神秘的力量产生效应 在古代作为占星术的原理 这种广受推崇 即使没有科学证据的支撑 占星术仍然盛行 在很长时间在占星术的观点中 星球具有超自然的力量 影响着我们生活的方方面面

大约2000年后 牛顿将这些现象描述了一种显然的原句作用 引力的结果 展现出它卓越的材质 然而在没有任何中介物的情况下 一个物体如何影响另一个物体 对于这个问题 牛顿的解释并不比古希腊人强多少

作者大家因为这一篇太长了 我分为两篇讲

作者这一篇文章完毕