量子纠缠的本质是什么？量子为什么会发生纠缠？

简单讲，物理学大佬也不知道量子纠缠的底层逻辑，更不要说我们这些普通吃瓜群众了。这也是为什么物理学大佬会表示：如果你觉得自己理解了量子力学，恰恰说明你对量子力学一点也不了解！

回答到这里就结束了？

当然不是，这不是我科普的风格。虽然物理学界大佬不知道量子纠缠的本质到底是什么，但他们知道得比我们要多得多，同时他们还可以去猜测，在现有理论和发现的基础上，推测量子纠缠的底层逻辑。

首先，什么是量子纠缠？

物理学上的定义是这样的，当两个或多个粒子发生相互作用后，原来各自的特性就会消失，综合成整体性质，无法单独描述某个粒子的性质，只能够描述整体系统的性质。

量子纠缠很诡异，不管相距多远的纠缠粒子，都能瞬间感应到彼此，速度远超光速。而对于量子纠缠这种诡异现象，物理学界曾出现过激烈的辩论，可以分为两大派。

一派是以爱因斯坦为首的经典物理学派，认为量子力学中的诡异现象，比如说量子纠缠表现出的“鬼魅般的超距作用”，就是因为量子力学本身还不够完备，肯定还存在某些隐变量没有被发现，只要找到隐变量，就可以解释那些诡异现象了。爱因斯坦的支持者还有大名鼎鼎的薛定谔等人。

另一派是哥本哈根学派，代表人物有玻尔，玻恩，海森堡等人，他们提出的理论也被称为“哥本哈根诠释”，该诠释的核心思想是不确定性原理，叠加态，波函数坍缩等。而量子纠缠只是不确定性和叠加态的一种表现，是量子世界的固有属性。

两大学派争论了很长一段时间，直到玻尔和爱因斯坦等大佬去世，也没有最终的结果。

上世纪60年代，物理学家约翰贝尔提出了一个逻辑上相当严密的数学不等式，也就是贝尔不等式，这里就详述不等式的具体内容了。总之就是，只要这个不等式成立，爱因斯坦就是对的，各奔哈哥学派就错了。

但结果表明，不等式并不成立。科学家们通过实验反复验证了贝尔不等式，结果都是不成立。因此，贝尔不等式也下了最终的裁决：爱因斯坦错了，他提出的隐变量并不存在，哥本哈根学派笑到了最后。

如今，物理学家们早就论证了量子世界里的诡异现象，比如说量子纠缠，量子隧穿效应，波函数坍缩等确实存在，但并不知道为什么会存在。不过这并不妨碍科学家利用量子力学的这些诡异现象为人类服务。

下面具体分享一下物理学家们对量子纠缠本质的一些猜测。

刚才讲了，纠缠中的粒子不管相距多远，都能瞬间感应到彼此。举个例子，如果人们测量之后发现某个粒子的自旋方向朝上，那么在测量的一瞬间，另一个粒子的自旋方向马上会坍缩为朝下，这个过程是瞬间完成的，甚至不需要任何时间。

科学家们也通过实验证明了这点，早在2016年我国的墨子号量子卫星，把纠缠中的两个光子分开1200公里，发现光子仍旧能保持纠缠状态。当然我们无法在无限远的地方验证纠缠粒子的特性，只能理论上分析。

那么，该如何理解量子纠缠的这种特性呢？

意识感应的解释首先可以排除掉，虽然很多人对意识感应很感兴趣，但超出了科学认识的范畴，而主流科学界一直认为量子纠缠就是微观世界的固有属性。

可以这样通俗理解。纠缠中的粒子就像一副手套，不管这副手套相距多远，只要我们确定了其中一只手套的状态，比如说是左手套，那么瞬间就可以确定另外一只手套是右手套，这个过程并未传递任何信息，没有任何人告诉我们另外一只是右手套。

这里只是类比，其实上面的例子并不严谨，其实方便我们通俗理解。因为手套本身的状态其实早就确定了，只是我们不知道而已。而纠缠中的粒子状态其实是不确定的，如果手套就是微观粒子，相当于两只手套中的任何一只，都处于“既是左手套又是右手套”的叠加状态！

而我们的观测行为会让手套从叠加态坍缩为唯一的确定状态，如果坍缩为左手套，那么另外一只手套就会立刻坍缩为右手套。

同时，物理学家们还提出了“全同粒子”的概念来解释量子纠缠现象。

何为“全同粒子”？

全同粒子是指具有完全相同内禀属性的粒子，如电子、 质子 、中子、光子等，它们可以是基本粒子，也可以是由基本粒子构成的复合粒子，比如阿尔法粒子。

而纠缠中的粒子就相当于“全同粒子”，说白了仍旧是一个粒子，而不是两个粒子，起码不是两个独立的粒子。也正因为如此，纠缠中的两个粒子无法单独描述单个粒子的特性，只能描述整体的属性。

用量子场论的概念来理解，粒子的本质其实就是波，通俗来讲就是“能量包”。纠缠中的两个或多个粒子只是波的某种表现形式。在理论上波可以延伸到无穷远的地方，而任何形式的观测都会导致波发生坍缩，成为确定状态，也就是我们眼里确定到的粒子！

当然，以上解释也只是在现有理论基础上的猜测，并没有切实的实验证据来支撑。还有更大胆的猜想，认为量子纠缠现象只是高维度在低维度的投影导致的，这种想法就更大胆了，更难通过实验去验证，大家知道就可以了，有助于拓宽我们的思维。

最后说一点，很多人会对量子通讯有误解，认为量子通信就是利用量子纠缠现象来超光速传递信息，其实并不是这样的。

任何信息的传递都不可能超过光速，这一点是毫无疑问的。所谓的量子通讯，主要目的并不是传递信息，而是利用量子纠缠现象进行量子密钥分发，说白了就是给信息加密，保证信息的安全性。

传统的文件加密方式，不管密码有多复杂，理论上都可以进行破解。但利用量子纠缠现象给信息加密，就不存在破解的可能性。因为量子的状态本来就是不确定的，是完全随机的，而我们现实生活中所有的随机行为其实都是伪随机，都有一定的规律可循。但在量子世界，一切都是真正的随机，毫无规律可循。

同时，如果任何人一旦想窃取信息，必须进行某种形式的观测，而任何观测行为都会导致量子发生坍缩，量子状态的改变一定会引起信息传播者和接收者的注意，让窃取行为无法得逞。