從量子糾纏到見山不是山

今年的諾貝爾物理學獎獲得者，是用實驗證明量子糾纏的三位物理學家，其中一位還是法國人。量子糾纏的理論和現象，早在上世紀二十年代量子物理學問世時，曾經有一段時間引起廣泛注視。其中最爲人所知的，是奠定量子力學波動方程式的奧地利年輕物理學家薛定諤提出的對貓的思想實驗。

大名鼎鼎的愛因斯坦從哲學的角度，也是從經典的物理學角度，批評說“上帝是不會擲骰子的”。更在一九三五年和普林斯頓大學的兩個年輕同事，寫了一篇有關電子糾纏的論文，通過思想實驗指出，如果一個電子向上自旋，另一個電子向下自旋，這兩個自旋的電子在分開之後，如果距離足夠遠，依照量子力學的叠加狀態，測量一個電子的自旋，就可以斷定另一個電子的自旋是相反的。但根據愛因斯坦的相對論，信息的傳遞不能超過光速。故量子糾纏是違反了相對論和物理學的定域性原理。所以愛因斯坦認爲量子力學理論不是完整的，可能還有其他沒有被發現的隱變數。這篇後來被稱爲 EPR （指三位作者 Einstein, Podolsky 及 Rosen）的論文，就像一把打開神秘寶藏的鑰匙，引領人們找到無數的智慧珍寶。

一九六四年，愛爾蘭物理學家約翰貝爾指出可以通過實驗，根據他命名的貝爾不等式，來測試到底愛因斯坦對量子力學的批評是否正確。今年獲得諾貝爾獎的三位實驗物理學家通過實驗證明，任何關於定域隱變數的物理理論，無法確知量子力學的每一個預測。換句話說，愛因斯坦所臆想的隱變數是不存在的，量子力學所講的量子叠加狀態才是物理的自然現象。因此，愛因斯坦提出了一套飽受爭議的量子物理理論，即“幽靈般的遠距效應”。

無論是從科學哲學或哲學本身，甚至是將來高科技的發展，量子的叠加性質和量子糾纏都有着重要而深遠的意義。儘管有人會幻想是否有可能通過量子糾纏而做到超光速的通訊，一對糾纏的電子不能即時確定另一個電子的自旋，而能讓信息傳遞嗎？其實不然，第一個電子測量結果的隨機性，也阻止了信息的傳遞。但量子計算機的發展卻有了更堅實的基礎，量子糾纏的一些意想不到的發展，隨着時間的沉澱，相信會有更多令人難以想像的應用。我更想從純粹哲學的角度去看待這個在現實生活中不可能存在，卻可在微觀量子世界中奇異的叠加狀態。

在有關量子力學波動方程式到底是什麼的爭論中，愛因斯坦還提出過：“如果不看月亮，月亮還存在嗎？”當然，他指的是，如果月亮也符合量子力學的物理規律，那麼不去看月亮時，對於觀察者而言，它是叠加狀態，只有在觀看時，月亮是有或是沒有。那麼沒有觀看的時候，是不知道月亮真的存在還是不存在。這使我想起禪宗的一句偈語：“見山是山，見山不是山”，似乎有異曲同工之妙。不過這偈語還有一句，是“見山還是山”，如是者，愛因斯坦和青原行思大和尚都是自然的存在主義者，外在的世界是真真正正的摸得着的實實在在的世界。難怪愛因斯坦雖然也是量子力學的奠基者之一，卻一直接受不了Niels Bohr 提出的後來被廣泛接受的對量子力學的“哥本哈根詮釋”。現在通過了實驗證明，原來世界現象的本質，如心經說的一樣：“色不異空，空不異色，色即是空，空即是色。”超乎想像、超乎意料的像個幽靈。

陳增濤