“手套原理”和“贝尔原理”的等效性

爱因斯坦不是不相信量子纠缠的概念，而是不相信量子物理学“波尔学派”的解释，爱因斯坦或爱因斯坦学派和波尔或波尔学派的解释有根本的不同，爱因斯坦和“爱因斯坦学派”相信和支持“确定性原理”的解读，而波尔和“波尔学派”坚持和认同“不确定性原理”的阐释。量子纠缠是物理学中最古怪、最荒谬、最神奇的粒子行为，这种看似疯狂、非理性的量子现象超乎了任何人的想象，如果一对粒子处于纠缠的状态，那么当人们试图测量其中一个粒子的状态参数时，另一个粒子的状态参数会随即发生变化，就像在两个粒子之间产生了“心灵感应”一样，在两个、或两个以上的纠缠粒子之间没有彼此沟通的“管道”，没有相互影响的“连线”，没有科学家已知的粒子相互作用，如果它们之间的距离非常近，那么这种诡异的作用相对容易理解，如果它们之间的距离非常远，甚至彼此分开到太阳系和银河系的尺度，那么这种诡异的作用就会成为令人匪夷所思的现象。量子纠缠理论与目前同样热门的引力波理论有一点不同，引力波的理论描述相对充分、完善，而引力波的搜索和检验相对不足、薄弱；量子纠缠的搜索和检验相对充分、全面，而量子纠缠的理论描述相对欠缺、分散。

“手套原理”是爱因斯坦用来形象地比喻量子纠缠现象的，他曾将一对纠缠的粒子比喻为“一双手套”，将“爱因斯坦的手套”设想成量子纠缠的场景，就像薛定谔曾经将“薛定谔的猫”假想为量子叠加的场景一样，如果说“薛定谔的猫”是一只用于思想实验的“量子猫”，那么说“爱因斯坦的手套”则是一双用于思想实验的“量子手套”。作为“想象力大师”的爱因斯坦将量子化的一双手套分别放置在两只箱子内，其中的一只箱子放置在“你”的面前，另一只箱子放置在天寒地冻的南极洲，由于“爱因斯坦的手套”处于纠缠的状态，因此，当“你”打开面前的箱子、看到箱子内的手套时，“你”会立刻知道南极洲那只箱子内的手套，如果“你”打开面前的箱子、发现箱子内是左手戴的手套时，在打开箱子的瞬间，哪怕没有任何人看见放置在南极洲箱子内的手套，那么“你”能够知道这只箱子内安放了一只右手套，反之，如果“你”打开面前的箱子、发现箱子内的手套是右手戴的手套时，那么“你”能够立即知道在南极洲的箱子内安放了一只左手套。爱因斯坦和波尔、或者爱因斯坦学派和波尔学派的不同在于他们对“手套原理”解释的不同，爱因斯坦相信两只手套在它们分开之前就确定了“左手性”和“右手性”。一对电子、或光子的纠缠态在它们分开之前已经确定，就像子女的“基因”在他们出生之前就从父母的遗传中确定了一样，相反，波尔坚信两只手套在它们分开之后也不能确定那一只是左手套，那一只是右手套。一对光子、或电子的纠缠关联是随机发生的，不是过去决定现在，现在决定将来的因果关系。

本作者认为，用“孙悟空的筋斗”和“爱因斯坦的手套”词汇都能形象地描述量子纠缠的现象，两种形象的比喻符合哲学解释学的“等效原理”，但是，从哲学解释学的“差异原理”考量，“孙悟空的筋斗”比“爱因斯坦的手套”更为贴切、生动、形象。我们用具体的一对性质相反的物品来比喻量子纠缠的行为，这种可选用的物品有很多，比如：“爱因斯坦的车轮”，一个前进，一个后退；“爱因斯坦的陀螺”，一个左旋。一个右旋；“爱因斯坦的旗帜”，一个上飘，一个下飘；“爱因斯坦的鞋子”，一只左脚，一只右脚；“爱因斯坦的大脑”，一个左脑负责理性思维，一个右脑负责情感思维。我们从中可以看出，爱因斯坦的“鞋子”和“袜子”，爱因斯坦的“衣袖”和“裤腿”可以相互替代，不是唯一的选项，就像我们可以用“薛定谔的狗”来代替“薛定谔的猫”一样，我们也可以用“爱因斯坦的袜子”来代替“爱因斯坦的手套”。但是，潘建伟和其他中国科学家使用的词汇就有所不同，“孙悟空的筋斗”更适合用来比喻量子的奇异行为，孙悟空是神话小说中的人物，就像科幻电影中的“蜘蛛侠”和“钢铁侠”一样，具有“瞬间移动”的超凡本领，孙悟空的一个筋斗能够翻出“十万八千里”，从一个“云端”消失，即刻从另一个“云端”出现，就像一个纠缠态的粒子行为会瞬时影响另一个纠缠态的粒子行为一样。“蜘蛛侠”和“钢铁侠”只是力大无比，而孙悟空除了这些“特异功能”以外，还显得灵巧无比，而量子纠缠的行为主要体现了诡异性和灵巧性，因此，孙悟空比“蜘蛛侠”和“钢铁侠”更适合成为量子纠缠现象的“形象代言人”，更适合成为物理学科普教育的标志性画像。

“贝尔定律”、或“贝尔不等式”从数学上证明了量子纠缠的非定域性、非实在性，物理学家贝尔指明了纠缠态的粒子在测量之前其波函数不能独立存在，量子行为的纠缠态不可分离，从而否定了爱因斯坦有关量子纠缠的观点：纠缠行为是定域的，实在的。贝尔在1964年、1966年发表了几篇论文，在论文中讨论了隐变量理论的问题，提出了纠缠粒子之间相互关联的特性，一个特性是对一个变量的测量结果依赖于对其它变量的测量；另一个特性是纠缠粒子的非定域性，即：一个粒子的行为依赖于所有其它粒子的行为，无论粒子之间距离的大小都不影响它们的关联性。“贝尔不等式”的发现被物理学家称之为科学史上最深奥的成果之一，一些科学史家认为“贝尔定律”提供了一种验证的可能，量子纠缠的非定域性因此可以通过物理实验得以检验，如果我们将量子力学的非定域性理解为粒子之间的一种超时空联系，那么实验物理学家如何检验纠缠粒子的超时空特性？于是，本作者联想到“弦理论”的多维度特性，发现了在贝尔的非定域性、或超时空性和弦理论的时空多维性的解释之间存在“等效原理”。弦理论在某种程度上简化了我们对量子纠缠现象的解释，为什么当我们对一个粒子进行观测时，另一个和它处于纠缠态的粒子将会瞬时感受到观测、或测量的影响？两个、或两个以上纠缠粒子状态的变化能够同时发生，距离的大小不影响它们的变化行为。

根据弦理论的推论，不仅微观世界存在我们看不见的多重维度，而且宏观世界也存在我们未知的多重时空，本作者科学哲学的“发现之旅”只是用“等效原理”来建立微观和宏观世界在多重时空概念之间的等效关联，不是研究微观和宏观多重时空性的细节方面。由于宏观世界可能存在高于我们已知的四维时空，因此，我们在四维时空看到的大距离、甚至“无限大”的分离就会变成我们在不可想象的高维时空中“看到的”小距离、甚至是“无限小”的分离。根据弦理论的推论，高维度的时空将把我们在熟悉的四维时空中看到的非常大、无限大的分割缩小为非常小、无限小的距离，这种神奇的“尺缩效应”甚至是爱因斯坦的广义相对论所不能描述的，如果我们定义了一个爱因斯坦“尺缩效应”的概念，那么本作者不得不定义一个弦理论“尺缩效应”的概念，爱因斯坦的“尺缩效应”与物体的运动速度有关，当运动物体的速度达到光速时会引起物体在运动方向上尺度的缩小，比如：一个以光速运动的飞船比原来的长度变短了，而弦理论的“尺缩效应”属于微观和宏观多维时空的属性，由于量子信息的传播发生在微观和宏观的高维时空，或者在高维时空中存在一种“量子通道”，因此，一个粒子的量子信息能够即刻传播给另一个相互纠缠的粒子，这种传播的速度就像“爱因斯坦的手套”和“孙悟空的筋斗”所描述的那样。

“贝尔定律”和弦理论都能够解释量子纠缠，这种现象是传统的经典物理所不能解释的，量子宇宙和天体宇宙的超时空性指向了时空的多维性，多维时空的理论不仅能够解释粒子的纠缠行为，还能够解释粒子的叠加行为，在我们观察或测量一个粒子的状态之前，该粒子同时处于粒子性和波动性的双重态，就像那只“薛定谔的猫”既活着、又死去了一样，在我们观察或测量粒子的状态之后，它的双重性就会遭到破坏，要么表现为一种粒子的属性，要么表现为一种波动的属性，在量子叠加的同时性和量子纠缠的同时性之间符合“等效原理”，本作者又一次在两个物理事实的关联中发现了它们的等效性，这是本作者活在“思想的世界”的价值所在，赚钱的需要能够给人带来物质上的快乐和满足，而不赚钱的需要同样能够给人带来精神上的愉悦和期待。由于“贝尔定律”和弦理论都有待实验的证实，因此，“贝尔不等式”的非定域性和弦理论的多维时空性都不能作为量子纠缠现象的唯一解释。

2017-6-19

( The interpretation of the related principle of equal effect to Einstein's theory of“gloves principle” and “Bell's inequality” )