解读诡异的量子纠缠，真的能超光速吗？

你是否曾试过揭开宇宙的终极谜团？这项挑战似乎无边无际，然而众多的科学家和研究者献出了一生的时光，寻求着那些最错综复杂生存议题的解答。

爱因斯坦被普遍视为破解了这些奥秘之谜的佼佼者，但有一个宇宙中的奇异现象，连这位天才也不知所措。他对此感到极其困惑，以至于赋予其一个全然不科学的称谓——"鬼魅般的超距作用"。这个宇宙中的奇异现象，通常被我们称作"量子纠缠"。

数十年的持续研究虽未能提供确切的量子纠缠机理解释，科学家们还是收获了一些洞见，不妨随我们一探目前关于量子纠缠研究的最新进展。

想象你手中能握住的最微小之物，小到仍能用肉眼辨别。就拿沙粒来说，它是一个极佳的例子。一颗沙粒大约由50亿亿个原子构成。人类对于原子级别的理解还非常浅显，但让我们深入下去。

在这50亿个原子深处，存在着亚原子粒子。电子直到1897年才被首次确认。在那之后的一个世纪里，我们又陆续发现了十几种类型的亚原子粒子，例如夸克、介子、引力子、中微子等。

这些亚原子粒子中的一些被视为“基本”粒子，它们不可再分割；而原子作为复合粒子，由多个亚原子粒子构成。粒子物理学家和大型强子对撞机的操作者们对这些粒子着迷不已。

世界各地的研究者们正热切地探索这些粒子，但他们发现牛顿的经典物理学定律在亚原子世界并不总是适用，因此需要全新的物理理论。科学家们发展出了量子物理学这一全新的分支，为理解这些亚原子粒子构建了框架。

如今，我们可以通过测量某些与时空位置有关的信息来掌握亚原子粒子的状态。其中最有用的信息是“自旋”，由粒子的角动量来定义。尽管如此，自旋本身并非“可直接观测”的，因为它们只能通过携带量子数的可测量亚原子能量包来间接获得数据。此外，亚原子粒子无法改变其自旋速度，却可以改变自旋方向。

量子世界基于概率状态（通常称为叠加状态）运作，这意味着粒子在被测量之前，会同时存在于所有可能的状态中。讽刺的是，仅当进行测量时，波函数才会坍塌，自旋才变得可测量。

现在，考虑一个简单的亚原子粒子：光子。在测量之前，它处于各个方向旋转的叠加状态。通过适当的照射方式，可以将一个光子分成两个，而你将会得到两个重叠的光子。测量其中一个粒子时，最不可思议的事便会发生……它们都脱离了波函数的范围，如同爱丽丝和鲍勃那样。

回想前面提到的量子数，假设原始光子的自旋值为零。当它被分为两个光子时，两个光子的自旋会相反，以保持零态。如果其中一个光子的自旋被反转，另一个也会相应反转。

让爱因斯坦感到困惑的是，这种变化是瞬时的。他认为，即使在微观尺度上，信息的传递也必须通过光、能量、波等，但实际情况并非如此。两个亚原子粒子间似乎存在某种神秘的联系，即使相隔甚远，改变其中一个粒子的状态会立即影响到另一个。

这种现象被称作“量子纠缠”，这一术语最初由量子力学的另一位早期理论家欧文·薛定谔提出。

鉴于没有任何物体能超过光速移动，而自旋状态的这种“即时”变化显示信息传递速度比“光速极限”快了数千倍，这让本世纪的许多思想家陷入了困境。

量子纠缠有没有合理的解释呢？

理论上讲，即使两个粒子相隔数百万光年，它们仍然能瞬间相互抵消运动，锁定在永恒的宇宙联系中。目前，记录中最远的两个纠缠粒子距离约为1400公里，这一纪录由中国量子科学家创造，他们成功地让地面上的粒子与“墨子号”卫星近地轨道上粒子产生了纠缠。

多年以来，这个概念一直困扰着人们，因为它违背了宇宙中最基本的定律之一：两个粒子间的信息传递不可能超过光速，然而事实似乎就是这样。

纠缠并不局限于两个粒子；2014年的一项研究成功地纠缠了约500,000个粒子，表明当你测量或更改其中任何一个成分时，整个粒子云“群体大脑”会即刻做出反应。

让我们从宏观角度来看一下“大爆炸”，这是指整个宇宙从一个单独的粒子爆炸并开始膨胀的那一刻（并且这一膨胀从未停止！）。根据我们对纠缠粒子所了解的奇特性质，可能有纠缠的粒子遍布于整个宇宙中。每个粒子可能都与另一个或一大群粒子纠缠在一起！

可能存在数十亿个通过量子纠缠紧密联系在一起的粒子，这意味着地球上的一次微不足道的自旋位移可能在月球背面或银河系的另一端产生相应的亚原子结果！

科学家们不喜欢无解的谜题，所以爱因斯坦和他的朋友们对量子纠缠的出现回应说，量子理论是“不完整”的，缺少了一些基本的概念或物质。接着，薛定谔、爱因斯坦和其他理论物理学家提出了一系列的“思想实验”，尝试去解释量子纠缠的奇异事实，仿佛他们拒绝承认自己并不知道答案。这些思想实验在过去六十年里得到了充分的验证，然而“远方的诡异之事”依旧存在。

到目前为止，我们对量子纠缠和量子世界的秘密还没有完全了解，但已经发现了一些可能的应用，如量子计算和纠缠粒子组成的统一网络（这两者都有可能改变我们所知的世界）。