这篇诺奖物理学奖解读，小学五年级也能看懂丨直击诺奖

“遇事不决，量子力学”，现代物理学里，论起最被人熟知的领域，量子力学毫无疑问是第一名。

而今年得了诺贝尔奖物理学奖的量子纠缠，在这个领域的被误解程度，少说也能排上前三名。

先说好：量子纠缠对于宏观物体——换句话说，你眼睛看得见的所有东西——都没有任何你能感受到的影响。所以量子纠缠和“你是风儿我是沙，缠缠绵绵到天涯”真没关系。

那——

让我们从猫说起。

很多人都听说过薛定谔的猫。薛定谔用这只可怜的猫的例子，来反对量子力学里的一个理论。他说：如果按照某些物理学家的观点，一个微观粒子可以同时处在两种状态的叠加态，那我往盒子里放毒药，让这个粒子的状态来决定猫的生死，那岂不是猫也处于死、活的叠加态吗？

用他的原话说，这是个“非常荒谬的例子”。

薛定谔的猫，不死也不活？丨Dhatfield/Wikipedia

然而，量子力学的支持者坚持认为，猫虽然不能处于“又死又活”的叠加态，但粒子真的能。甚至说，不但一个粒子能，两个以上的也能，特定情况下还能纠缠。

比如有一种纠缠态是，只要没有外界干扰，当A粒子处于0态时，B粒子一定处于1态；而当A粒子处于1态时，B粒子一定处于0态。或者用更形象的比喻来说：

粒子猫死了，粒子狗就得活着；

粒子猫活着，那粒子狗就必须得死！

为啥我俩就得你死我活？｜Pixabay

这种多个粒子间的奇特联系，就是量子纠缠。

爱因斯坦在当时一直是量子力学的反对者，他把这种联系称作“鬼魅的超距作用”（spooky action at a distance)。在他看来，要是量子力学理论允许这种现象存在，那可真是离了大谱，要么需要修正现有的理论，要么量子力学就是错的。（用物理的语言来说，量子力学的理论“不完备”。）

为了反驳，他跟另外两个物理学家鲍里斯·波多尔斯基（Boris Podolsky）和纳森·罗森（Nathan Rosen）写了篇论文，提出了一个原理。这个原理假设，任何空间上相互影响的速度都不应该超过光速，而量子纠缠这种超距作用违背了这一原理，说明量子力学是不完备的。这就是大名鼎鼎的EPR佯谬。

ERP佯谬，是三位科学家姓氏的首字母

量子力学的支持者一时半会也拿爱因斯坦没什么办法。EPR佯谬设计的是一个思想实验，当时很难用实际的实验结果去反驳。

还好， 29年后，一位叫做贝尔（John Stewart Bell）的物理学家横空出世。他提出了一个不等式，如果能证明这个不等式在量子世界中成立，那么爱因斯坦就是对的，量子力学是不完备的；如果不成立，那么量子力学就取得了胜利。这个不等式后来被人们称作贝尔不等式。

贝尔不等式提出后，物理学家们欢呼雀跃——他们终于可以用实验数据而不是嘴皮子来证明爱因斯坦是对是错了。

至此，我们新科的三位诺贝尔物理学奖得主终于要登场了。

首先登场的是约翰·克劳泽（John Clauser），他建造了一个精巧的仪器，能够同时发出两个相互纠缠的光子，最后通过实验得出了一个明显违背贝尔不等式的结果。

然而，克劳泽的这个实验却被发现存在一个特殊的实验漏洞（定域性漏洞，locality loopholes），并不具有说服力。还好，当时还是博士生的阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）在克劳泽的基础上改进了实验装置，修复漏洞后，发现实验结果并没有改变：贝尔不等式在量子世界不成立！

年轻的克劳泽

在此之后，无数物理学家为完善这一实验结果继续努力，安东·塞林格（Anton Zeilinger）就是重要一员，他带领的团队最终弥补了随机性等漏洞，给出了量子力学违背贝尔不等式的决定性证明。

塞林格的贡献不止于实验验证贝尔不等式，他还发现纠缠的量子态具有存储、传输和处理信息的潜力，将量子纠缠从理论推向了应用。

安东·塞林格获奖后，还感谢了曾与他共事的100多位年轻人｜Jacqueline Godany

说了这么多，可能会有许多人将量子纠缠同爱情联系起来——量子纠缠不就是“心有灵犀一点通”吗？

如果你记得，之前还有人将爱情比喻为量子纠缠

确实，这种跨越空间的联系听起来十分浪漫，被拿来用作爱情的比喻很可以理解。无从知晓另一位当事人看到这个比喻时的心情，但站在我们的立场上，还是必须友情提醒一下，如果你也想效仿这个比喻，那么它有几个隐患：

第一，量子纠缠是微观粒子之间的联系，虽然原则上大一些的宏观物体也不是没有可能形成纠缠，但基本上几亿亿亿亿分之一秒内就会解除。这个事情寓意不太好——就算纠缠等于爱情，那它也转瞬即逝啊。

第二，量子纠缠并不限定在2个粒子之间，完全可以涉及到3个甚至更多的粒子，每一个都会影响到其他粒子。同样地，虽然每个人心中都有理想爱情，但这件事情对很多人而言也是寓意不太好⋯⋯

第三，量子纠缠只说粒子之间有联系，没规定什么样的联系。固然可以两个粒子状态一直都相同，但也可以比如说一直都相反。要是亲密关系双方每时每刻都南辕北辙，这个就会有点尴尬。

第四，量子纠缠是一种很脆弱的关系，毕竟量子叠加态本身就很脆弱：只要你看一眼就能知道猫的死活，一束光子打过去做一下观察就能定下粒子的状态同时打破它的纠缠。所以实践中制造量子纠缠态都要十分小心。如果爱情关系也是这样的话，那真是字面意义上的见光死。

所以，情话的归情话，物理的归物理。两情相悦的时候说什么都无所谓，但公开的时候乱用比喻的确要小心，万一对方不领情，那漏洞就不是甜蜜而是尴尬了。