量子纠缠：连接着爱因斯坦到文小刚的物理学之路

量子力学建立起来以后，爱因斯坦对这个理论可谓“又爱又恨”。

“爱”的地方就在于，它给出了量子现象以一个统一而协调的解释；“恨”的地方就在于，这个理论的本性是几率性的。

而且它还可以推出种种匪夷所思的结论，看起来就不正常，不像是对的。

于是，爱因斯坦开始设计实验来表明量子力学的不合理之处。

1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森，联合发表了一篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》的论文。

这篇论文设计了一个针对量子理论基础的思想实验，“考察这样一个问题，即要根据对一个体系的量度来预测另一个以前曾同它发生过相互作用的体系。

”按照我们正常的观点，这两个体系之前有过相互作用，但是后来它们离开了，可以离开的有几光年那么远；但是只要你对其中一个体系做出量度，那么按照量子力学，另外一个体系的相应的性质也随之确定，仿佛是它们之间存在着超距作用一样。

后来爱因斯坦称之为“幽灵般的相互作用”，认为这是绝对不可能的。

爱因斯坦他们讨论的这个问题，后来薛定谔(薛定谔谈了很多恋爱，看来他深知“纠缠”是什么意思了，哈哈！)将之命名为“纠缠”现象。

后来又通过物理学家贝尔提出的一个验证公式，其他物理学家用实验验证了它。

结果表明，爱因斯坦认为绝无可能发生的超距作用，实际上是个事实；在量子力学里实实在在发生了！爱因斯坦认为是错误的地方，实际上却是正确的知识。

2022年诺贝尔物理学奖，就是奖给证实了量子纠缠的非定域性关联是真实存在的几位物理学家。

到了20世纪80年代，量子计算概念和量子信息理论的提出和发展，使物理学家们逐渐意识到：量子纠缠恰恰是一种不可替代的，具有实际应用潜力的核心物理资源；它是量子通信、量子计算等未来量子信息技术的底层核心基础。

不仅如此，在凝聚态物理领域里，文小刚发现了一种新的物理范式：拓扑序，这是一种新型的量子物态；它不能用朗道的理论来解释，其起源在于长程量子纠缠。

进一步，文小刚提出信息或量子比特才是世界的本源：信息通过长程量子纠缠，形成了玻色子、费米子，甚至可能是时-空与引力这样一条统一物理学之路，称之为“万物起源于比特。

”

这是很有趣的对比，爱因斯坦一生追求物理学基础的统一。

晚年孜孜以求统一场论的成功，希望将引力场与电磁场相统一，由此推导出物质粒子，使物理基本概念得到统一；在理论上，统一场论能够将量子力学作为一个局部理论推导出来，从而给局部性的、几率性的量子理论提供一个实在论的决定论的物理基础。

而对量子力学的哥本哥本哈根解释，他是从来不接受的，尤其是他提出的量子纠缠这样一个现象，从来没有认为有可能真的发生。

现在从文小刚那里，爱因斯坦认为绝无可能发生的这种幽灵般的相互作用，却成为了新的统一理论的起点和核心：量子信息通过长程量子纠缠，产生时-空、物质与相互作用，从而得到了新的物理学统一理论基础，完全可以称之为“第二次量子革命。

”

在科学和物理学的历史上，不断发生的一个事实是，新的物理概念和规律越来越脱离常识，越来越反常识；甚至物理学家认为如果有一个新的理论，它对常识没有足够的颠覆性，没有足够的“疯狂”，那么它不可能是对的。

我们从量子纠缠的历史看到，原本由爱因斯坦提出的，作为量子力学的一种最不“可饶恕”的缺点的现象，竟然随着时代的发展，现在变为以文小刚为首的建立弦网统一理论的核心基础。

也是足够“疯狂”的，它已经得到了部分的成果，前途怎样呢？让我们拭目以待吧！

注1：以量子纠缠为核心的第2次量子革命，它需要用到新的成为主流的数学——范畴论或高阶范畴论；而文小刚的这个以信息的长程量子纠缠为基础的弦网统一理论，正逐渐成为物理学前沿的主流，有可能将超弦理论、圈量子引力取而代之。

主流的、最深刻的物理理论与主流的、最深刻的数学理论相结合，这是一个激动人心的时刻，也很大程度上预示着这个理论的前途无限。

注2：量子纠缠现象，是爱因斯坦等人从量子力学的数学得到的结论，而爱因斯坦拒绝相信这样的结论；对比之下，看来量子力学的数学理论比爱因斯坦更聪明！