量子糾纏究竟是什麼？簡單易懂的量子物理學

一九八二年，法國物理學家艾倫·愛斯派克特(Alain Aspect)和他的小組成功地完成了一項實驗，證實了微觀粒子之間存在着一種叫作“量子糾纏”(quantum entanglement)的關係。

在量子力學中，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在着某種糾纏關係，不管它們被分開多遠，都一直保持着糾纏的關係，對一個粒子擾動，另一個粒子(不管相距多遠)立即就知道了。

量子糾纏已經被世界上許多實驗室證實，許多科學家認爲量子糾纏的實驗證實是近幾十年來科學最重要的發現之一，雖然人們對其確切的含義目前還不太清楚，但是對哲學界、科學界和宗教界已經產生了深遠的影響，對西方科學的主流世界觀產生了重大的衝擊。

不管兩個粒子(有共同來源)距離多麼遙遠，一個粒子的變化立即就影響到另外一個粒子，這就是量子糾纏。準確來說，所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統之間存在非定域、非經典的強關聯。

量子糾纏涉及實在性、定域性、隱變量以及測量理論等量子力學的基本問題，並在量子計算和量子通信的研究中起着重要的作用。

以兩個以相反方向、同樣速率等速運動的電子爲例，即使一顆行至太陽邊，一顆行至冥王星，如此遙遠的距離下，它們仍保有特別的關聯性;亦即當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態發生變化，另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。

如此現象導致了“鬼魅似的遠距作用”(spooky action-at-a-distance)之猜疑，彷佛兩顆電子擁有超光速的祕密通信(就像念動咒語)一般。

“鬼魅”(spooky)一詞出自愛因斯坦之口，他曾經推斷，這種“鬼魅般的超距作用”(spooky action at a distance)，似與狹義相對論中所謂的局域性(locality)相違背。因此直到過世前他都沒有完全接受量子力學是一個真實而完備的理論，一直嘗試找到一種更加合理的詮釋。

這也是當初愛因斯坦與玻理斯·波多斯基、納森·羅森於1935年提出以其姓氏字首爲名的愛波羅悖論(EPR paradox)來質疑量子力學完備性的原因。

量子糾纏證實了愛因斯坦不喜歡的“超距作用”(spooky action in a distance)是存在的。量子糾纏超越了我們人生活的四維時空，不受四維時空的約束，是非局域的(nonlocal)，宇宙在冥冥之中存在深層次的內在聯繫。量子非局域性表明物體具有整體性。

簡單地說，量子非局域性是指，屬於一個系統中的兩個物體(在物理模型中稱爲“粒子”)，如果你把它們分開了，有一個粒子甲在這裏，另一個粒子乙在非常非常遙遠(比如說相距幾千、幾萬光年)的地方。

如果你對任何一個粒子擾動(假設粒子甲)，那麼瞬間粒子乙就能知道，就有相應的反應。這種反應是瞬時的，超越了我們的四維時空，不需要等到很久信號傳遞到那邊。

這邊一動，那邊不管有多遙遠，立即就知道了，即一個地方發生的事情立即影響到很遠的地方。這說明，看起來互不相干的、相距遙遠的粒子甲和乙在冥冥之中存在着聯繫。這與我們人的意識作用非常相似!

實證科學在研究意識中遇到的困難是，無法用我們人類熟悉的時間、空間、質量、能量等來測量意識，但是我們每一個頭腦清醒的人都知道自己的意識是存在的。如何來研究無法用常規方法測量而又存在的意識呢?

目前有些學科在神經和大腦上對意識進行了廣泛而深入的研究，雖然對大腦的許多功能有了不少的瞭解，但是對於意識本身仍然是個迷，仍然無法解釋“意識的難題” (the hard problem of consciousness)。

“意識的難題”是指體驗與感受的問題(the problem of experience)，例如對顏色、味道、明暗等等的感受，對價值觀的判斷等等。“意識的難題”近年來重新觸發了哲學上長期解決不了的爭論，即意識是從物質中突然出現的，還是萬物皆有意識(中國古代叫萬物皆有靈性)?

自笛卡兒以來的西方主流世界觀認爲物質決定意識，意識是在物質中產生的副產品。然而，這種唯物論觀點遇到了難以克服的困難與挑戰。

例如，(1)許多科學家認識到，要從沒有意識的物質中產生意識，這需要奇蹟的發生，而唯物論是不承認有超自然現象的，換句話說，這是不可能的。

(2)在長期研究大腦工作中，神經科學對大腦的功能等等方面已經有了很多的認識，但是許多人懷疑唯物論能夠解決“意識難題”。

(3)現在有科學研究者從量子測量的角度分析，認爲意識不能夠被進一步簡化，也不是在物質運動中突然出現的，因爲如果意識只是物質的副產品，那麼這無法解決量子力學中的“測量難題”。量子力學認爲物體在沒有測量之前，都是機率波，測量使得物體的機率波“倒塌”(collapse)成爲觀測到的現實。

那麼問題就出來了：如果意識是從物質中產生的，那麼從根本上講大腦也只是由原子、電子、質子、中子等微觀粒子組成的機率波，大腦的機率波如何能夠使得被觀察物體的機率波“倒塌”呢?

對於更大的宇宙的現實來說，這是不是意味着存在宇宙之外的具有意識的觀察者?這就是量子力學中的“測量佯謬”。爲了解決這個量子測量佯謬，物理學家們提出了許多解決方案，但是從根本上仍然無法繞開意識的問題。諾貝爾物理學獎獲得者尤金·威格納(Eugene Wigner)認爲，意識是量子測量問題的根源。

雖然物理學認識到意識在量子力學的層面上就存在，但是量子力學本身無法解決意識的問題。從量子力學創立時起意識就一直困擾着量子力學，但是長期以來，物理學家們對這一問題視而不見，試圖逃避這個令物理學尷尬的難題。

基於實證科學在研究意識中遇到的難以克服的問題，現在在哲學界、神經科學、心理學、物理學等多學科領域裏越來越多的人認爲，就像時間、空間、質量、能量一樣，意識是物質的一個基本屬性，是宇宙不可分割的一部份。這與佛學認爲“萬物皆有佛性”具有驚人的一致!

量子糾纏的存在是微觀粒子具有意識的證據，給“意識是物質的一個基本特性”提供了良好的證據，其意義非同尋常。