抒情诗：量子纠缠 -- 世纪幽灵

泥书苑

《量子纠缠--世纪幽灵》

量子纠缠世纪感言。

／禄沐东（泥书苑） 2022-12 初稿，2024-12修改，中国诗歌网

元旦空闲，把过去写的整理一下，以矫谬论止撞骗，乞同行指正。

二零二零年诺奖十月四日揭晓，

一夜间，

量子纠缠成了

茶余饭后的甜点，或

不懂装懂故作深奥的假面，

涌现出形形色色的

伪理、谬论、调侃

和江湖郎中的招摇撞骗。

有人把纠缠侃为

东边无意挖了一个坑，

西边刚好死了一个人，

是爱情的心灵互感，

当你看月亮时，

月亮就存在，

不看时，

就不存在，

还傍爱因斯坦也曾类似抱怨，

甚至有院士Z伪释：

“人脑中海量的电子互相处于纠缠态，

还和宇宙中其它电子处于纠缠态”

“... 地球上的一个粒子

发生任何的行为动作，

宇宙中另一个隔得很远的粒子

也会发生相同的行为动作，

意识其实也是一种真实存在，

而不是虚妄

科学家努力攀登到了科学的顶峰时，

却发现佛祖正在那里等他”

“物质世界离不开意识，

意识是物质世界的基础，

意识才使物质世界从不确定到确定”

在他看来，

是意识导致了波函数的塌陷，

从而创造了物质世界

他并声称

“科学的尽头是神学，

意识领域已进科研”

力求以此佐证佛的存在，

进而证明佛学的论点，

以至于谬识弥漫于民间，

竟然有人说

"量子佛学"很好地解释了

因果轮回、物质意识。

但另位院士P对此说很不好感，

视频里说

“拿量子力学证明信仰，

是彻头彻尾的错误，

科学的尽头是佛学

是鬼话杜撰，...”

而他却认为

“利用量子隐形传态，

可以把量子信息传递到遥远，

而不传输信息载体本身，

把北京的我和纠缠物质做一定的操作，

就会测到的一组测量数据，

再通过无线电台把数据传递杭州，

在杭州用同样多的物质分子

把我构造出来”

虽巧妙地规避院士Z的实体"粒子"

但他下面的补充却隐含着

他还是在实体"粒子"上兜圈：

“用这种现象传送人还比较困难，

因为人由十的二十八次方个粒子构成，

太困难了，

但是，我们传送几十个，

几百个粒子是完全可以”实现。

再看现实社会，

量子纠缠已被人滥用，

尤其是媒体 ，

有人打着量子的概念

捏造出量子挂坠、量子水

以及量子鞋垫，

宣称可以防癌保健，

神乎其神，玄而又玄；

说什么陨石有灵性 ，

因携带着与宇宙深处纠缠的信息；

更有自称'江湖神棍'的

夸夸其谈：

“微观是这样的（纠缠），

那么宏观也应该是这样，

因为宏观是由微观粒子组成的”

... ...

如此种种，众说纷纭，

即使是专修物理学，

真真假假，也是非难辨。

信息爆炸的当今，

各种真假信息在传播中，

科学和伪科学的区别，

就在一线之间。

向世人讲解量子纠缠概念，

的确艰难，

一旦用宏观比喻，

如一双手套，

就注定陷入错误的窘圈，

但为了描述其诡异，

却又不得不借用宏观感观。

理解量子纠缠更难，

理论几乎上升到

哲学上的因果层面，

很容易被神秘和虚玄，

一方面易让人误会成

江湖郎中一类的骗局，

但一方面又

易被江湖郎中拿来行骗，

甚至被有些学者

用来忽悠圈费，

或故作深奥扩展粉圈。

其实，

波粒二象性 ，和

叠加态相互纠缠，

才是量子纠缠的本质起源，

例如上旋与下旋相互绕缠，

一旦测量，是上是下就被钉版，

如果甲为下，另一个已必为上，

反之亦然。

测量将导致的叠加态消失，

这就是叠加态波函数的

所谓的坍塌、塌缩或塌陷，

不存在相互作用的概念，

因塌陷是同时发生的*，

而非相互作用超光速，

坍塌结果是随机的，

甲可能塌缩为上，或为下

已则总是塌缩为相反

即使测出坍塌，

那么这塌陷

到底是因你的测量，

还是配对粒子坍塌在遥远，

为了鉴别

是量子非局域性*，

还是经典局域实在性**，

出了一个贝尔不等式，

由此来做客观判断。

截止目前，证实纠缠的实验

仅限于特殊粒子：光子，

并非所有粒子都有支持的实验，

其他局域性很强的实体粒子，

如电子，胶子，

这些构造中子质子的瓦砖，

却只有在其波函数定域内

即就是原子或核子尺度之内，

量子纠缠才可能展现，

即便很轻的电子，

相干长度常在纳米到微米，

在超导环境才可到毫米量级，

因此，

地球上的电子不可能与

宇宙中另一个电子发生关联，

粒子就更不可能，

“把北京的我和纠缠物质做一定的操作”

也是不可能实现，

即便光子，

其定域仍非常有限，

并非能达到想多远就多远 ，

而是被纠缠相干长度所限***，

没有足够的相干叠加，

叠加态何谈？

只有理想单光子相干长都才无限，

当今最好的激光相干长度

理论极限仅达三四十万公里，

而这种激光器也并非纠缠源，

宇宙现实哪有纠缠光子这么单？

再回头

看看见前面所列举的

误表，神秘，伪辨，

虚玄，忽悠，欺骗，

都是神话和杜撰的荒诞。

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上面有三句需要注解，以免误解。

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​*“因塌陷是同时发生的”

当对其中一个粒子进行测量时，其状态会瞬间（俗称“同时”）决定另一个粒子的状态，无论两个粒子相距多远，也并非有超光速的相互作用，这就是所谓的非局域性。

**“还是经典局域隐变量” 即表述局域实在性的隐变量：

局域性， 一个系统的状态只受其邻近区域的影响，远处的事物不能即时影响它，确切地说，远处的事物不能以光速以内的速度影响它。

实在性， 物理系统的属性（如位置、动量）在被测量之前已经确定，而不依赖于观察者的测量。

隐变量， 这种“非局域性”说明量子力学是不完备的，必须有某种“隐变量”理论补充量子力学，以恢复局域性和实在性。

***“而是被其纠缠相干长度所限“，我长期所持观点一直就是“量子纠缠不是非局域的，如果非要说是非局域的，那么也应该是有限非局域的”，用下面这段论述能更好表达这一观点：

量子纠缠是有限的，意思就是被纠缠相干长度所限，这岂不是与公认的“非局域性”相矛盾吗？不矛盾（取决于怎么界定非局域的内涵，后叙），以A，B两纠缠粒子相距1米距离为例，光速传播1米需要3.33纳秒，如果二粒子的纠缠相干长度远大于1米，那么他们具备纠缠的先决条件，当对A测量时，A的测得状态（必须是随机变化的，而不是像一双手套的比喻是固定）会瞬间（同时）决定B的状态（即也跟随A的变化），这里“同时”即在远小于3.33秒的时间内能决定B的状态，我们暂且不妨把光速达不到范围定义为“非局域”（实质并非“非局域”所意指的无限空间），也就是说，我们不可以把“非局域性”理解为通常媒体和有些科学家的语境所渲染的非局域性。如果相干长度只有0.3米，当AB远离的距离大于这个距离，比如到1米的距离，纠缠先决条件不再成立，纠缠就会消失（暂且不计衰减和波扩散）。针对光子这种特殊粒子，目前最长相干长度的激光器相干长度可以达到30～40万公里（到月球的距离），因此，基于光子的墨子号卫星实验和实验室量子计算，都是可以实现的，只要能找到纠缠源（目前有1200公里纠缠的纠缠源，除了相干长度，衰减，波扩散，噪声，等都是影响纠缠距离的因素），但如果是以电子作为纠缠粒子，只能限于实验室或超导体内，因此，人与人之间量子纠缠和星际量子纠缠都是不可能实现的。到目前，没人对“非局域”做出（或不愿做出）确切的界定，既然没有对其含义做确切界定，“非局域”自然就应该是科学意义上的非局域，即正真的非局域（无限大的范围），因此，媒体和科学家语境里的措辞，如人与人间的量子纠缠，星际量子纠缠，等等都是自然顺理成章的。如果“非局域”的定义是科学意义上的非局域，即无限的范围，那么，量子纠缠是有限的（即不是非局域的），被纠缠相干长度所限，除非把光速达不到范围也定义为“非局域”（尽管这不是真正意义上的非局域），因此，使用“量子纠缠是有限非局域的”来表述这种情况，以避免人们对量子纠缠的夸大渲染，混淆视听，忽悠大众和科研资源分配。事实上，而截至目前，对量子纠缠所谓“非局域性”的实验验证（违反贝尔不等式），实质上只验证了“量子纠缠的有限非局域性”而非验证了真正意义的“非局域性”。总之，量子纠缠“非局域性”不是真正意义上的非局域（即不是非局域），而被纠缠相干长度所限，如果非要把光速达不到的范围叫做非局域，OK，那只能是这种意义上的非局域，不妨叫做有限非局域，以避免混淆视听，及忽悠大众和科研资源分配，让大众和科研经费管理部门觉得，我们可以实现人与人之间的量子纠缠和星际量子纠缠等等。

关于波函数的叠加原理：根据量子力学中的叠加原理，粒子的状态并非是单一确定的，而是不同可能状态的叠加。两个或多个粒子也可以形成一个联合量子态。在这种叠加下，波函数的形式自然会允许多粒子的“整体状态”——这些粒子的性质紧密相关、不可分割。这种联合状态中的一部分，就是纠缠态。

关于联合量子态：在量子力学中，多个粒子的联合状态并不只是各个粒子状态的简单“线性组合”，而是更加复杂的量子态描述：

1. 联合量子态与张量积：对于两个或多个粒子，量子力学中不直接将它们的状态线性叠加，而是采用张量积来构建联合量子态，但张量积展开后，就是双粒子波函数积的形式作为基函数(|1>|1>, |1>|2>, |2>|1>, |2>|2>, 分别代表：AB两粒子都处于1态，A处于1态B处于2态，A处于2态B处于1态，二者都处于2态) 的线性组合 。这里，假设粒子A和B的独立态分别为 |ψ_A⟩ =a1|1>+b1|2>和 |ψ_B⟩ =a2|1>+b2|2>，那么联合态 |Ψ_AB⟩ 就是通过张量积构成：|Ψ_AB⟩ = |ψ_A⟩ ⊗ |ψ_B⟩。这种构成方式允许多个粒子共同构成一个整体的量子态。

2. 纠缠态的特殊性：在特定情况下，联合量子态会形成一种“不可分解”的状态，这就是纠缠态。例如，对于两个自旋粒子，纠缠态可以表示为 (|↑↓⟩ - |↓↑⟩)/√2，这个态不能被分解为单独描述粒子A和B的独立态的乘积，而是描述了一个整体的关联性。这种不可分解性正是纠缠现象的核心，使得单独测量一个粒子的状态会立刻关联到另一个粒子。

关于“量子纠缠”概念提出的背景：爱因斯坦在1935年通过著名的EPR论文（由爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森合写）提出了量子纠缠的概念，用以质疑量子力学的“概率解释”——即哥本哈根诠释。哥本哈根诠释主张，在量子力学中粒子的状态在测量之前并不是确定的，而是以概率的形式存在。然而，爱因斯坦始终对这种解释不满，提出了“EPR佯谬”来表达他的异议。