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请设想扔一个球，直直地抛入天空。你能预测球离开你手后的运动吗？当然了，很简单。球会一直上升，直到最高点，然后开始下降，最后重新回到你的手中。 当然这也是事实，而你能做出这个预测是因为你已经见过无数次这样的事了。你整个一生都在观察日常物理现象。但是如果我们来探索一个关于原子物理的问题，比如，电子绕着一个氢原子盘旋的运动看起来是什么样的？我们能根据日常物理和我们的经验来回答这个问题吗？当然不行。为什么呢？因为支配如此小的体系的物理法则和支配我们身边随手可得的宏观物品的物理法则完全不一样。你所熟知与热爱的日常世界遵守经典力学的法则。但是像原子这么小的体系则遵守量子力学的法则，这个量子世界是个很奇怪的地方，有一个例子可以很好的诠释量子的奇怪之处，那就是一个著名的思考实验：薛定谔的猫。  一位不怎么喜欢猫的物理学家，将一只猫放入一个盒子，并且还放进一个炸弹，在合上盖子后有50%的可能性会爆炸。直到我们重新打开盒盖，我们完全无法得知炸弹是否爆炸了，也就是说，完全无法得知猫的生死。在量子物理里，我们可以将观察前的猫的情形称为叠加态。它没有死，也并没有活着，而是成为了一个两种可能性的叠加体，各占50%。量子比例下的物理体系也是如此。比如一个绕着氢原子转的电子，这个电子并不是真的在绕着原子转，而是有点像同时存在于所有地方，而它存在于某些地方的几率要大于另一些地方。我们只有在测量了它的位置之后，才能准确地指出它此时此刻的位置。这和我们在打开盒盖前，不知道猫的生死很相像。  让我们谈谈一种奇怪而美妙的现象，叫做量子纠缠。假设不再只有一只猫在一个盒子里，而是有两只猫在两个不同的盒子里。如果我们在这对猫身上重复薛定谔的实验，这些实验的结果会是四种可能性的一种。要么两只都活，要么都死，要么一只活一只死，反之亦然。这两只猫的体系的情形再次成为了叠加态，不过这次每种结局各占25%而不是50%。但是好戏来了，量子力学告诉我们，从这个叠加态里，我们可以去除两只猫都死或者都活的结局。也就是说，在这个两只猫的体系中，一只猫永远都会活，一只猫永远都会死。这对猫的状态，术语称为纠缠态。但是量子纠缠最让人震惊的一点是，就算你将这个准备好的两只猫的体系，分开放在宇宙的两端，这个实验的结果最后永远都会是一样的。一只猫永远活下来，另一只永远都会死。虽然具体是哪只猫死或者活在我们测量结局前，是完全无法得知的。这怎么可能呢？两只在宇宙两端的猫的状态怎么可能这样纠缠呢？它们的距离太远，无法在有限时间内互相沟通，所以这两个炸弹是怎么商量好一个爆炸而两一个不爆炸呢？你可能现在在想，这又是什么见鬼的理论。这种事情在现实生活中不可能发生。但是实际上量子纠缠在现实生活里的实验室里已经被证实了。2个亚原子在叠加态下纠缠，而当一个朝这个方向转的时候，另一个一定朝着另外一个方向转，屡试不爽。即使两个粒子间完全没有办法互通信息来商量好要往哪个方向转来遵守纠缠的法则。  你应该不会惊讶于纠缠态是量子信息科学的核心，一个快速成长的领域，研究着如何将这个奇怪的量子世界的法则应用到我们宏观的世界里。比如量子加密，让间谍可以安全地互通讯息。或者是量子计算，来破解密码。日常物理可能会开始越来越像这个奇怪的量子世界，量子传送可能会进步到，有一天你的猫可以逃到另一个星系去，一个没有物理学家和盒子的星系。 |
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