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上帝的判決

1982年,法國奧賽研究所。

人類歷史上,這是對EPR實驗進行的首次嚴格的實驗檢測,這次實驗被稱為「阿斯派克特實驗」,以這次實驗的領導者阿斯派克特命名。這次實驗總共進行了三個多小時,兩個分裂的量子分離的距離達到了12米,積累了海量的數據。最後的結果與量子論的預言完全相符,愛因斯坦輸得徹徹底底,從此EPR實驗也被稱之為「EPR佯謬」。

從阿斯派克特開始,全世界各地的量子物理實驗室展開了一直持續到今天的EPR實驗競賽,實驗精度越來越高,實驗的原型越來越接近愛因斯坦最原始的想法,兩個量子分離的距離越來越遠,而且實驗對像甚至增加到六個量子。在中國,2010年全國各大報紙都出現了一條報道,說是中國首次把EPR實驗的距離擴展到了16千米,為當時世界第一。但是看看各地不同報紙的報道,我感到很好笑,很多科盲記者完全不瞭解什麼是EPR實驗,隨意捏造各種駭人聽聞的詞,什麼「超時空穿梭」「超光速通信」「時空穿越」……真是看得我汗如雨下。

EPR實驗的結果無可辯駁地呈現給當時的整個物理學界這樣一個事實:要麼放棄定域,要麼放棄客觀實在。定域性是經受了幾十年嚴苛考驗的偉大的相對論的推論,而客觀實在則是大多數物理學家心目中的公理,不證自明的。如果是你,你會怎麼選擇呢?我看你可能最好奇的是那個發現貝爾不等式的可憐的貝爾,到底會做出怎樣的選擇。

還真有這樣的好事者,英國一個很著名的科普作家訪問了包括貝爾在內的8位物理界最知名的物理學家,想聽聽他們怎麼看待這次「上帝的判決」,最後出版了一本叫作《原子中的幽靈》這本書。我沒有看過這本書,但從在網上搜索來的零星的信息拼起來的結果看,似乎願意放棄定域而保留客觀實在的科學家多一點,但多得不多。那個可憐的貝爾在被逼急了以後,只好表示如果非要放棄一個的話,他只能放棄定域了,但他仍然試圖想說或許不用兩個都放棄。也有很多物理學家津津樂道於觀測者的作用,也就是我們人類本身對量子狀態的作用,從意識談到了精神。但不論從哪個角度說,要讓物理學家們放棄其中任何一個都是極其痛苦的。但是我要特別提請讀者注意一點,EPR佯謬只是證明了定域和實在不可能同時正確,並沒有證明有超光速的信號存在,這是兩個不同的概念。如果願意放棄實在性,則相對論依然是牢靠的。

量子這種糾纏態也被稱之為量子的超隱形傳輸,可以用來做通信的加密,但是不能用來做超光速的通信。更加需要強調的一點是,量子的超隱形傳輸,傳遞的是量子態,而不是能量和物質。而我國各大報紙曾經頭版報道的量子超隱形傳輸實驗,把量子通信說得神乎其神,肆意誇大渲染。尤其是2016年8月16日,中國發射了全世界第一顆量子通信衛星,各種輿論對量子通信的報道達到了頂峰,但這次的輿論報道相對準確了許多。我說幾點:第一,量子通信衛星的主要功能是加密,通訊方式依然是傳統的光通訊。第二,量子通信無法保證信息不被竊聽,只能保證信息一旦被竊聽,可以第一時間報警,中斷通信或者改變秘鑰,從而間接保障信道安全。第三,量子通信再牛逼也無法做超光速通信,現在不行,將來也不行,理論上就行不通。第四,至於說未來通過量子通信能夠把物體甚至人體超光速瞬移,那就更是扯淡了,沒那麼厲害。要知道,無線電通訊為什麼能達到光速,因為傳遞信息的媒介是光子,光子沒有靜質量,所以能達到光速。而一旦要傳遞有質量的物質,理論上就不可能達到光速,更不要說超過光速。迄今為止,人類還沒有發明任何一種理論可以允許超光速傳輸能量、物質、信息。

物理學走到今天,已經大大出乎了牛頓和愛因斯坦們的預料,它逐漸在人們眼前顯現出這樣一副圖景:

【圖9-6】目前物理學的圖像

在我們日常身處的常規尺度下面,用牛頓物理學就足夠了。但是隨著尺度的不斷擴大,尤其是擴展到了宇宙尺度的時候,就必須要用相對論來解釋宇宙萬物的規律了。而隨著尺度的不斷縮小,到了量子的世界,就必須要用量子理論來解釋了。簡言之就是:尺度越大,相對論與實際觀測結果越符合;尺度越小,量子理論與實際觀測結果越符合。但是要命的是這兩大現代物理學的基礎理論似乎是不相容的,它們不可能同時正確。在某些說不清楚是大尺度還是小尺度的地方,比如說黑洞的內部、宇宙大爆炸的奇點,都是質量巨大,但是體積微小,在這種時候,不論用相對論還是量子論都會得到一些根本不可能正確的結果,例如「質量無限大」「密度無限大」「概率無限大」等等。在物理學中出現「無限大」這樣的數學概念,本身就意味著理論出錯了。相對論是如此的簡潔、優美,並且經受住了近百年的風霜洗禮,它儼然已成為人類智慧的豐碑。而量子理論,從一出生就很不遭人喜歡,所有的原理都是那麼詭異,那麼讓人難以想像,然而正是這個詭異的理論造就了我們今天這個信息時代。不論喜歡還是不喜歡,凡是有芯片的東西,從手機到電腦,都離不開量子理論,沒有量子理論我們根本不可能像今天這樣通過互聯網與整個世界聯通。量子理論在實際生活中的應用程度是相對論的百倍、千倍。

請各位讀者務必記住,我們必須小心翼翼地使用「推翻」「顛覆」這樣的字眼來描述新舊理論之間的關係。在某些特定場合中為了吸引眼球,我們偶爾這麼說說是可以的,但真想表達自己發現了一個新理論時,最好不要說你推翻了舊理論。我們可以看到,相對論是對牛頓理論的修正,在常規尺度下面,相對論就會退化為牛頓理論,量子理論也是同樣的情況。而且,以後出現的新理論也一定是對相對論和量子理論的修正,這兩大理論也一定是新理論的近似理論。以後你凡是看到有人宣稱牛頓理論和相對論都錯了,已經被他推翻了,這種文章你基本看個開頭就不用再看下去了,這絕不會是真正的物理學家寫出來的東西。