常朴子：量子纠缠原理（一）

泾渭渡翁

常朴子：量子纠缠原理（一）

先给量子下一个定义：量子是由波粒二象形式反映出液态性质的物质。

潘建伟是我国的著名量子物理学家。在一次访谈中，记者问他：“如果见到了上帝，上帝可以回答你一个问题，你想问什么？”他说：“我想问量子为什么纠缠。”自爱因斯坦之后，量子为什么纠缠的问题，是科学家最头疼的问题，至今仍无公认的答案。

自上世纪八十年代中期，我从《物理世界》一书中知道了量子纠缠的这一物理概念，也曾思考过这个问题。那时的我十分天真，还是一个胡毛未硬的青年，对于这一抽象的概念认识的十分肤浅，最大的想象力只停留在感性之上。我认为，量子纠缠类似于人类的夫妻关系，而量子叠加则如祖父祖母，父亲母亲以及儿孙们生活在一起。由家户组成的村庄也类似与量子叠加。我的思想仅至如此。像诸多科学家一样，对于这个问题的本质，我也无能为力。潘建伟说，量子纠缠就像爱情，是一种自然现象，但却无解。而我却说，量子纠缠像是同性恋，也是一种自然现象，诡异古怪而又无解。

三十多年过去了，量子纠缠的现象已进入了应用的范畴，我国的量子通讯卫星“墨子号”已上了天，我对这个问题仍然无能。不过，在科学家的努力下，这个概念突然一下子进入了我们的日常生活，媒体的介入，大街小巷经常会听到这类话题的讨论。也就是在这样的氛围下，我又重新思考开了这个问题。

一、量子为什么纠缠

我一直在修订《差异相对论》一书。在解决了万有引力原理、波粒二象性原理，物质湮灭原理等诸多问题之后，我开始了对这一问题的思考。对我来说，这是一个不能回避的问题，因为这部书中必须收录关于量子纠缠问题的文章。在将近一年的时间的思考，我初步对这一问题有了如下见解。

量子不是基本粒子，它是一个由许多基本粒子组合的复合性粒子。

量子是由许多不同质量的单性粒子组合的一种复合粒子。这种粒子有两种，一种是由许多O单子和Y单子按1:3的比例组合了一个除去形式力，没有剩余引力，却有剩余空间的粒子；一种是由许多O单子和Y单子按1:3/3:1的比例组合了一个除去形式力，没有剩余空间，却有剩余引力的粒子。两个粒子的性荷相同，但性质差异，空间量和引力量相等，因而形成粒子相互作用下的膨胀和收缩的动态关系。这就是量子纠缠的原因。

上述见解就像迷雾，令人混沌。要说明这一问题，的确十分困难。不过，请大家放心，在文章的后半部分，我会给大家一个开门见山的结果。当下，先铺垫一下，没有路，是达不到目的的。

二、理论回顾

量子纠缠，或称量子缠结，是一种量子力学现象，是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波，其量子态表达式：其中x1，x2分别代表了两个粒子的坐标，这样一个量子态的基本特征是在任何表象下，它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式。定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积。到目前为止，人类仍然不能对量子的复合分解，唯有把量子看成是一个基本粒子，因而无法从本质上对量子把握，所以造成了诸多难以思议的问题。

量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间“交流”的速度很快，但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则，也即任何信息传递的速度都无法超过光速，仍然成立。

实际上的纠缠作用并不很远，而且一旦干涉其中的一方，纠缠态就会消失。这样说的原因局限于我们没有手段使两个量子在更加遥远的距离上进行分离。

量子纠缠是粒子由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，虽然粒子在空间上可以分开，但二者仍然存在着某种不为人知的联系。

从19世纪末到20世纪初，量子力学快速发展并完善起来，解决了许多经典理论不能解释的现象，大量的实验事实及实际应用也证明了量子力学是一个成功的物理理论。但是关于量子力学的基本原理的理解却存在不同的见解。主要有三种：传统解释、PTV系统解释和统计解释，这三种解释之间既有区别又有联系。