能否通俗地解释一下，什么是量子纠缠？

非常有必要通俗直白的给大家讲一下量子力学这个玄妙的理论了~

量子力学的奠基人波尔说过：如果你第一次学量子力学认为自己懂了，那说明你还没懂。

因为经历过经典物理教育（牛顿定律）的人，实在很难第一时间理解量子力学。今天为了吹好量子力学这个牛，且跟大家从科学起源说起吧。

人类从诞生开始就一直在努力认识这个世界。

最早的认识充满了想象，后来逐渐演化成了「宗教」，用一套完备的神灵体系解释世界，比如为什么会打雷闪电，那是因为有雷公电母。

当然，这说法肯定不靠谱啊，聪明人很快就发现，老天下不下雨，跟你干了啥没半毛钱关系！

于是这帮人聪明人就在思考「世界的本源是什么」、「东西为什么往下掉」，太阳为什么东升西落，如此等等。不过早期的聪明人只是坐在办公室里靠头脑风暴研究世界的，而不是靠观察和实验。可毕竟是聪明人嘛，时间长了，总还是能折腾出一些靠谱的说法，后来这种单纯的思辨就慢慢演化成了「哲学」。

但是问题还没解决啊，大家坐而论道，虽然这份工作很体面，可究竟谁对谁错呢，张三说世界在乌龟的背上，李四说天是方的地是圆的。那他们就不能出门去验证一下吗？

当然不能了！

土鳖才动手，君子只动口，这种风气夸张到什么程度呢？亚里士多德认为「女性的牙齿比男性少」，就这么一个理论，竟然被奉为经典数百年，这几百年时间里就没人张嘴去数一数到底谁的牙齿多。

在很长一段时间，大家就是这么靠拍脑袋研究世界的。

一直拍到了 17 世纪，突然有个家伙灵光一闪，动手做起了实验，这人就是「伽利略」。关于伽利略，你可能听说过比萨斜塔自由落体试验，伽利略在比萨斜塔上同时扔下了一大一小两个铁球，用来验证重的东西会不会比轻的东西下落速度更快。

伽利略是第一个系统地用实验来研究事物的人，这就是「科学」的雏形，所以伽利略很伟大，稳坐物理学排行榜第二梯队。

是不是觉得早生几百年，你我都是科学家？不要天真了，其实经常以负面形象出现的亚里士多德，绝对属于当时最聪明的人，时代局限性造成的「无知」不是无知。

咱们继续，各位，「世界是由金木水火土构成」，这个题目是哲学还是科学？科学和哲学在五百年前可真是一家人哦！伽利略去世后刚好一年，牛顿诞生！

如果你认为是牛顿三大定律成就了牛逼顿，那就大错特错了。牛顿的代表作是《自然哲学的数学原理》，你看看这名字就说明了一切，说的就是自然哲学里包含的数学原理。牛顿系统地把数学工具引入到研究中，在伽利略的基础上，不但动手做实验，还进一步用数学来解释实验现象，这才使「哲学」和「科学」彻底分开，揭开了经典物理学的序幕。

牛顿是第一个用系统的数学工具研究世界的人，这与伽利略用的简单数学工具有本质区别，所以牛顿更伟大，毫无争议的物理学史上头把交椅。

既然牛顿做了示范，其他人也不傻嘛，往后数百年，各式牛人不断用数学和实验研究这个世界的本质，逐渐构成了经典物理学大厦。

宗教、哲学、科学，三驾马车拉着人类文明向前飞奔。科学的优势在于数学，数学可以让科学的理论精确描述，精确重复，迅速传播，这非常重要，你就可以在他人基础上进一步发展，所以科学在 300 年时间内快速成长。

而宗教往往需要靠「悟」，比如「心静自然凉」，你无法用数学精确描述这个过程，所以也就无法重复这个现象，那大家就很难验证与学习，因此这个理论很难发展。

最终，「科学」摧枯拉朽般统一了人类的认知，虽然最近几年西方反智主义盛行，但不影响科学的绝对主流地位。

如今，无数个科学公式和理论交织在一起，相互印证，相互利用，自洽的解释这个世界。

同学们注意，重点来了，什么是「自洽」？

举个例子：

小姑娘，你体重多少？——50 公斤。

你怎么知道的？——用体重称称出来的。

这个称准吗？——弹簧已经校准了。

弹簧怎么校准的？——用标准砝码啊。

砝码哪里来？——标准体积的金属啊。

体积怎么量的？——用刻度尺啊。

刻度尺精度怎么样吗？——用激光校准。

……

这个问题是无限循环的，不同的科学理论相互印证，但人类永远无法知道「小姑娘体重」这个真相。就如警察破案，100 个证人和 1000 个证据，都完美无缺的相互解释，那么警察就认为这就是真相，至于真相到底是什么已经不重要了。人类这样自洽的解释世界，会不会出错？几十亿人，成千上万个理论，运行了三百年，从来没有出现丝毫的错误！对统计学稍微有点常识的人都知道，这个体系出错的概率实在太小了。

没错，但再小的概率还是意味着有可能。这个「可能」就是「量子力学」和「相对论」，这两个令人叹为观止的理论将原先构建了几百年的经典物理学大厦彻底摧毁！

很多人不知道经典物理学的「经典」是什么意思，说白了，就是符合你想象的东西，比如：热学、力学、电磁学、光学、声学等，差不多就是中学的那些东西。就算物理学的再差，肯定会有基本的科学常识，比如这发刊词中提到的，大家都认为车库的车不会瞬间移动到客厅来。这就是经典的含义，因为牛顿第一个掀开经典物理的序幕，所以经典物理也叫牛顿物理。

绕了一大圈，量子力学的故事从这里开始。

19 世纪的最后一天，世界著名科学家齐聚一堂「总结旧世纪，展望新世纪」，这群智商最高的人做出了一个现在看来非常荒谬的结论：所有的科学都被咱搞的差不多了，天上飞的，地上跑的，水里游的，大到恒星，小到原子，看得见的，看不见的，都已经有了比较完备的理论解释。当时原话是这么说的：「物理学大厦已经落成，就剩下一些敲敲打打的修饰工作，美丽而晴朗的天空只被两朵乌云笼罩」。然后这群自恋的人在感叹后人真幸福啊，都不需要干活了！

这就是物理学著名的「两朵乌云」，当时的物理学家认为，所有的科学只剩下这两个问题还没解决。现在我们再看亚里士多德，是不是觉得他也是一位好同学了？这叫时代局限性。

那么问题来了，什么样的乌云才能遮住所有人的眼睛？

第一朵乌云。

古人以为空间里什么都没有，近代科学知道是有空气的，声音的传播需要空气。按照这个思路，是不是空间里还有其他不知道的东西，不然太阳光靠什么传到地球呢。后来找来找去，也找不出个所以然。物理学家很难过，称之为物理学大厦的第一朵乌云。

很快就飘来了第二朵乌云。有人在做实验的时候发现，辐射能量很可能是不连续的。白话文翻译一下：我们知道人是一点点长高的。如果有一天你发现，吃饭吃饭吃饭，没长高，再吃饭再吃饭再吃饭，突然长高了 5cm，那么你的科学观是不是要崩溃了？第二朵乌云给当时物理学家带来的冲击和这个差不多。

不管怎么样，这俩乌云毕竟实打实摆在眼前了，总不能视而不见吧，于是，物理学家提出各种荒诞的理论来满足实验现象，其荒诞程度和童话故事相差无几。

终于，在大家的精心照料下，第一朵乌云诞生了相对论，第二朵乌云诞生了量子力学。 咱们先说第二个，量子力学。

因为情节需要，略过了很多重要人物和重要理论，时间先后也有出入，千万别当教科书看，大家品出点味道就可以了。注意，下面要展开剧情了！19 世纪末，手欠的卢梅尔做了个「黑体辐射实验」，发现按照当时的现有理论计算，辐射能量会随着波长减小而变得无穷大，这显然是有问题的。

老前辈普朗克挺身而出，勉强凑出了普朗克辐射公式：「大家别怕，能量这玩意儿其实是一份一份传播的。」这就是量子力学的起点。

电磁波的能量是不连续的，啥意思呢？就像人是一段一段长高，而不是一点一点长，大家瞬间懵逼了。

爱因斯坦马上回过神了，照这个套路，那光是不是也一份一份传播的？

光线并不是一条连续的直线，而像是一串子弹，一颗一颗传播。

这说法把「光电效应」的实验现象解释得无比通畅，随后爱因斯坦乐呵呵跑去领了个诺贝尔奖。德布罗意一看，这还了得！光有干涉衍射的现象，早在牛爷的时代就被证明是一种连续的波，怎么这会儿又变成一粒一粒了？

然后一拍脑袋：难不成光既是连续的又是一粒一粒的，那么反过来，原本是一粒一粒的实物微粒，如电子、原子、分子这些，会不会也是连续的？德布罗意吓出一身冷汗，于是提出了「德布罗意波」，也叫物质波。

也就是说，所有的粒子既具有粒子性也具有波动性，换句话说，一个人既可以是女人也可以是男人。诡异的是，这说法居然被实验证明了，机枪打出的一梭子子弹，其实是呈波浪形向前跑的！这和普通人看到鬼是差不多感觉了！

事情发展成这样，大家都觉得很棘手，你想想，如果所有的粒子都有波动性，那由这些粒子组成的人、房子、甚至地球……都不敢往下想了！更关键的是，粒子为什么会变成这样！这和大家原先认识的电子、质子、原子完全不同，仿佛所有的物理学家一夜之间都失恋了，对着女朋友说：我从来没想到你居然是这样的人，你变了，变得我完全不认识了！

没错，我想当时的物理学家一定是这种感觉！失恋真是件痛苦的事情，于是物理学家都疯了，提出无数荒诞的原子模型，和酒后胡话相差无几。

放纵之后，一个叫玻尔的人终于把狗屎一样的理论「玻尔模型」，在氢原子上解释成功了。

大概是说，电子轨道也是不连续的，也是一段一段的。拿宏观世界的卫星举个例子：卫星可以在 500 公里的轨道上转圈，给点能量就可以跑到 501 公里的轨道上，你想在哪转圈就在哪转圈，对吧。电子轨道是怎么回事呢？你给点能量，卫星还在 500 公里，再给点能量，仍然没动，再给，再给，再给，当能量足够时，卫星突然就瞬移到了 600 公里的轨道上，仿佛 500 公里和 600 公里之间的空间是不存在的。

玻尔模型就是这么扯淡。

本文开头嘲笑大家第一次学不会量子力学的，就是这个玻尔，别不服气，人家还是足球队员，当年丹麦报纸的标题是这样写的：「我国足球运动员获得诺贝尔物理学奖。」中国国足掩面奔走……

各位，对「量子」是不是有概念了？其实就是不连续的，一段一段的意思。大家一脸惊奇的看着玻尔，发酒疯讲胡话，也能撩到妹子！于是，大家纷纷回头开始研究自己之前吹过的牛！

可惜玻尔模型虽然完美解释了氢原子的各种特性，比如氢原子的光谱，氢原子各个常数之间的关系，还解释了「电子绕着原子核为什么不会被吸到原子核上」诸如此类的问题，玻尔模型把「氢原子」这个妹子吃的死死的。

但是当玻尔模型把魔爪伸向其他妹子的时候，突然不灵了！哪怕只是多了一个质子的氦原子。

既然这技巧也不是老少通吃，大家松了口气，看来还有机会！

其中，冷艳高贵的「反常塞曼效应」始终不理睬玻尔模型，甚至连正眼都没看一眼。所谓的反常塞曼效应，简单来说，只要稍微加一点点磁场，电子轨道就会分裂成好几条，这种情况玻尔模型完全无法解释。于是，其他物理学家继续各种献殷勤，都没能博得美人一笑。

正当大家一筹莫展时，荷兰的两个名不见经传的博士生（这在物理撩妹界属于小学生级别），提出了一个设想：电子具有自旋的属性，而且只有 2 个方向。这俩娃还写成论文发表，不过随即就后悔了，自己也觉得太扯蛋，想找导师撤回论文，导师安慰他们，年轻人闹点笑话没关系。

大跌眼镜的是，「反常塞曼效应」回眸一笑！整个物理界都沸腾了！

量子纠缠是从EPR佯谬引导出来的。

EPR佯谬是Einstein，Podolsky，Rosen在1935年提出的一个思想实验(Thought Experiment).

两粒子系统，各向相反方向离开。

按量子力学哥本哈根学派，没有测量前，每个粒子都是处于"叠加态"。

叠加态就好似钢琴曲中的"和弦",由多个单音组成的复音。

若测量其中一个粒子,由于系统守恒,可以推理得出, 若测量天边的另一粒子,必定是第一个粒子的互补态.

那就等价于"瞬间"知道了天边另一粒子的状态，用俗话讲就是"超距感应""隐形传态",用物理术语讲就是"非定域性 "(non-locality)。

爱因斯坦认为,“叠加态"会在理论上导致超距感应(非定域性).

老爱称之为“spooky action at a distance”，薛定鄂嘲笑之为"量子纠缠"。

迄今为止，人类在物质世界的所有经验都没有违反定域性.

由此爱因斯坦认为量子矩阵力学是不完备的。

为了不违反物理规律定域性，老爱认为两粒子在没有测量前就应该处于本征态, 而不是"叠加态".

本征态就好似钢琴曲中的"单音”.

粒子在没有测量前是处于"叠加态"是量子力学哥本哈根派的核心思想。

薛定鄂用半死半活的"薛定鄂猫"来嘲笑"叠加态"。

玻尔的辩护是,在没有测量前,人类不知道二个粒子是否分开相反飞离,在测量时,人类还期望测到二个粒子，所以"叠加态"不导致超距(非定域性)的"量子纠缠". 在量子世界里"薛定鄂猫"就是半死半活的.

简言之，玻尔认为量子力学是完备的。

EPR这种思想实验是无法用物理实验直接证实或证伪的。

爱因斯坦和玻尔争论到离世，谁也没有说服对方。

但他们有一点是一致的，物理现象应该是定域的，不存在"超距感应".

爱因斯坦玻尔争论的是量子力学是否完备，不是争论"量子纠缠"是否存在。

1964年爱尔兰物理学家JohnBell提出贝尔不等式,证明了通过验证这个不等式就等价于间接验证EPR佯谬。

就象对量子力学有不同的诠释，对贝尔不等式也有不同的诠释。

批评者认为贝尔不等式没有把EPR佯谬简化,严格验证这个不等式就等于直接验证EPR佯谬,实验上做不到。

支持者认为贝尔不等式是可以通过实验验证的。

从1967年始,50年来支持者们做了一系列实验验证贝尔不等式。

实验结果是超距的"量子纠缠"是确确实实存在的物理现象。

也就说,这些实验结果证明了爱因斯坦是错了,量子力学是完备的。

这些实验结果也证明了玻尔也有错，物理现象是可以有非定域性（超距感应）。

但是, 贝尔不等式支持者们也承认,迄今为止,所有这些实验都是有漏洞的。

中国最近刚发射了"量子科学实验卫星"，与奥地利物理学家AntonZeilinger合作,利用这卫星在太空环境下做检验贝尔不等式的的实验,是一次补漏洞相对完善的大实验。

贝尔不等式批评者们是对种这实验不以为然的, 认为这种实验证明不了"量子纠缠"是真实物理现象。

迄今为止,所有证实"量子纠缠" 是物理现象的实验是通过验证贝尔不等式间接证实的,不是直接观察到的。