中秋赏月,总不免听到:但愿人长久,千里共婵娟。 那是北宋苏轼,通过月亮意象寄托与分离了七年的苏辙共赏明月之愿。能与相隔千里之外的弟弟心灵相通共赏月,不正是量子纠缠?难道苏学士早已洞悉量子玄机不成?
我们一般从原子认识微观世界,随着科技的进步,科学家们从实验和观察发现原子内另有乾坤。目前理论的标准模型里共有16种基本粒子,以及在2012年发现的,昵称上帝粒子的希格斯玻色子(Higgs boson)。研究这些粒子如何相互作用以及构建了这个世界,就是量子力学的范畴。量子力学与我们熟悉的经典物理学的基本观念的不同,在于量子的一切行为是不确定和随机性的,所以微观世界是不确定的。
量子的随机性已产生了不少悖论。比如说量子有“叠加态”(quantum superposition),在未被测量前,它是多种状态中的任何一种,一旦被测量,就(坍塌)呈现其中一种确定态。能从不确定的微观世界产生确定的宏观结果,这就让人迷惑了。经典的“薛定谔的猫”同时是死的又是活的,就描述了这悖论。说到“量子纠缠”(quantum entanglement),两个经过耦合的量子,就算被隔离了很远,当其中一个受到干扰改变了状态,另一个也会跟着改变。难道这就是量子间的心灵感应?还有刚获得诺贝尔物理奖的“量子隧穿”现象,就像是“穿墙术”。这等等都是微观世界里难被解释的现象。