我們常常聽老一輩的人說，種瓜得瓜種豆得豆。你今天得到的果，必定來自你昨天種下的因。

17世紀(jì)，牛頓提出絕對時(shí)空觀，在他的觀點(diǎn)中，空間是無限延伸的，時(shí)間就像一把開了弓的箭，一去不回頭。此后，因果關(guān)系就成為了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。

但如果我告訴你，所謂的因果順序根本是不存在的，不是過去決定了未來，而是未來決定了過去。不僅如此，瞬移、穿越、改變歷史、預(yù)言未來都不是科幻，而是可以被實(shí)現(xiàn)的。

你會不會覺得我瘋了？再下結(jié)論之前，先來聽聽今天的故事。

波粒之百年戰(zhàn)爭

我們把時(shí)間推回到大約350年前，1678 年, 法國科學(xué)院里的一次激情演講，引發(fā)了一場此后持續(xù)300多年的著名爭論——“波粒之爭”。

演講者是，荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家克里斯蒂安.惠更斯（Christiaan Huygens），而這場爭論的主題是“光究竟是什么”。當(dāng)時(shí)大家都知道光很奇妙，它照亮了人們眼中多彩的世界，但卻摸不到，沒有氣味也沒有重量。

它就像憑空誕生一樣，可以一下子充滿整個(gè)空間。很長一段時(shí)間里，“光的本質(zhì)”都是困擾著科學(xué)家們的一個(gè)難題。

這場關(guān)于光的激烈爭論，分為了以牛頓為代表的“粒子派”和以惠更斯為代表的“波派”。牛頓認(rèn)為光就是一種微粒流，光子可以被想象成一顆顆光滑的小球，從光源飛出，筆直地射向遠(yuǎn)方。但惠更斯卻對牛頓的“微粒說”持反對意。

他認(rèn)為，“微粒說”在解釋光的干涉、衍射等現(xiàn)象時(shí)極為勉強(qiáng)，于是便提出了光的“波動(dòng)說”，認(rèn)為光實(shí)際上和水波、聲波一樣，是一種機(jī)械波。

這就是1678年，惠更斯在在法國科學(xué)院的那次演講的主要內(nèi)容。

1690年，惠更斯還出版了《光論》一書，詳細(xì)闡述他的理論?；莞沟暮啔v雖然牛X，但抵不住牛頓當(dāng)時(shí)已經(jīng)物理學(xué)界封神的人物了，所以絕大多數(shù)學(xué)者都選擇追隨牛頓，這使得“粒派”在整個(gè)18世紀(jì)的爭論中占盡上風(fēng)。波粒之戰(zhàn)的第一輪，“粒派”完勝。

時(shí)間來到了19世紀(jì)初，1807年，事情出現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)折。著名的科學(xué)家托馬斯·楊（Thomas Young）設(shè)計(jì)了一款實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證光究竟是粒子，還是波，這就是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的最初版本，楊氏雙縫干涉。

要說這托馬斯.樣簡歷也非常硬核，他的跨界能力簡直讓人匪夷所思，精通力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、船舶工程、潮汐理論，還涉獵語言學(xué)、動(dòng)物學(xué)、考古學(xué)、文字學(xué)。同時(shí)，他還是一個(gè)擅長騎馬和耍雜技走鋼絲的醫(yī)生。

老楊被譽(yù)為“這個(gè)世界上最后一個(gè)什么都知道的人”，這樣的評價(jià)對他來說也決不為過。

老楊設(shè)計(jì)的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)很巧妙，他用經(jīng)過一個(gè)小孔的光作為點(diǎn)光源，再讓點(diǎn)光源發(fā)出的光穿過兩道平行狹縫后，投射到屏幕上。

如果光是粒子，那么光子就會像機(jī)槍發(fā)射出的子彈一樣筆直地從兩條狹縫中穿過，屏幕上留下的一定是兩道光斑。但如果光是波，那么光穿過兩道狹縫時(shí)，會形成 2 個(gè)波源。

他們震蕩交匯，和水面上的漣漪類似，波峰與波峰之間強(qiáng)度疊加，波峰與波谷之間正反抵消，最終屏幕上會出現(xiàn)一道道的斑馬線，也就是我們所說的干涉條紋。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，斑馬線出現(xiàn)了。老楊的實(shí)驗(yàn)給科學(xué)界帶來了很大的沖擊，也是惠更斯早年提出的光的波動(dòng)理論的最好證明。波粒之戰(zhàn)的第二局，“波派”勝。

如今我們都知道了，這兩派誰都沒說錯(cuò)，光既是波，也是粒子，這就是光的“波粒二象性”，是由法國物理學(xué)家路易.德布羅意（Louis de Broglie）在1924年提出的。

不僅僅是光子，自然界所有的粒子或者量子，比如電子、原子都同時(shí)具有波和粒子的雙重性質(zhì)。至于什么時(shí)候是波，什么時(shí)候是粒子，我們稍后再說。

老楊于1829年去世了，但他萬萬沒有想到，此后的幾百年里，科學(xué)同僚們拿著他的版權(quán)，對他的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了各種二次創(chuàng)作，每一次都產(chǎn)生了意想不到的靈異效果。

進(jìn)階一：光子的分身術(shù)

1909年，英國物理學(xué)家杰弗里.泰勒爵士（Geoffrey Taylor）對楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，他極大的降低了實(shí)驗(yàn)光源的強(qiáng)度，使得光源每一次只能發(fā)出一個(gè)光子，可以把這個(gè)想象成光子機(jī)槍的點(diǎn)射模式。

由于光子是一個(gè)一個(gè)發(fā)出的，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的很慢，隔了很長一段時(shí)間后，泰勒再去看屏幕，結(jié)果意想不到的一幕出現(xiàn)了：屏幕上依然產(chǎn)生了干涉條紋。

等一下！我們明明是一個(gè)一個(gè)把光子發(fā)射出去的啊！單個(gè)光子要么穿過左縫、要么穿過右縫，它是怎么，又是和誰發(fā)生干涉的呢？難道光子是孫悟空，還會分身？不但分身了，還能跟自己的分身發(fā)生關(guān)系？

為了搞清楚單個(gè)光子是如何跟自己發(fā)生干涉的，科學(xué)家們提出了一個(gè)想法：能不能在雙縫板前面加上一個(gè)觀測攝像頭，看看每一個(gè)光子到底是從左邊，還是從右邊通過的。這個(gè)想法是簡單直接，然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是讓人驚掉了下巴。

進(jìn)階二：觀察者魔咒?

科學(xué)家們從雙縫板前加裝的攝像頭中看到，光子就是一個(gè)一個(gè)通過雙縫的，要么穿過左邊，要么穿過右邊，從來沒有出現(xiàn)一個(gè)光子分身成兩個(gè)的情況。

也就是說，光子可能是在穿過雙縫的一瞬間出現(xiàn)了波的特性，產(chǎn)生了干涉條紋。雖然詭異了些，但是光子不是有波粒二象性。

就在眾科學(xué)家準(zhǔn)備松一口氣的時(shí)候，有人看了一眼屏幕，結(jié)果嚇傻了：干涉條紋不見了，屏幕上的圖案不知道什么時(shí)候變成了兩道豎杠！

攝像頭關(guān)閉，光子就呈現(xiàn)出波的特性，干涉條紋出現(xiàn)。攝像頭打開，光子就老老實(shí)實(shí)的顯示出粒子性，干涉條紋消失。屢試不爽。

合著光就是粒子還是波，取決與你開沒開攝像頭？這就相當(dāng)于你在家看一場球賽，你支持的球隊(duì)有沒有進(jìn)球，不取決于前鋒的球技，也不取決于對方守門員的狀態(tài)，而是取決于你開沒開電視。

這讓我想起來，高中在學(xué)校上晚自習(xí)。只要老師不再，大家聊天的聊天，吃東西的吃東西，看小說的看小說，但老師推門的一瞬間班里立刻安靜下來，看到的都是埋頭苦學(xué)的好學(xué)生。

這就是，觀察者魔咒。這么玄學(xué)的故事竟然出現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們的懵逼程度可想而知，但更讓人懵逼的事情還在后面。

進(jìn)階三：因果倒置

到了上個(gè)世紀(jì)七八十年代，物理學(xué)家的興致被光子給調(diào)動(dòng)起來了。1979年，美國理論物理學(xué)家約翰.惠勒（John Wheeler）提出了惠勒延遲選擇實(shí)驗(yàn)（Wheeler’s delayed choice experiment）。

此實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是雙縫實(shí)驗(yàn)的一種變形，內(nèi)容比較復(fù)雜，會使用到半反半透鏡，讓光子有50%的概率穿過透鏡，也有50%的概率被反射到其他方向。

還有兩個(gè)全反鏡來改變光子的路徑，在每條路徑上架一臺觀測攝像機(jī)。

詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)過程雖然燒腦，但大致可以這樣理解。之前的雙縫實(shí)驗(yàn)中，攝像機(jī)是架在雙縫板前面的，而且要么是開的，要么是關(guān)的。

這次我把攝像機(jī)放在雙縫板后面，也就是雙縫板和屏幕之前，而且是在光子穿過雙縫之后，再以迅雷不及掩耳之勢臨時(shí)決定開還是不開攝像機(jī)。

科學(xué)家心里打的小算盤是：光子你路都走了一半了，我再突然決定觀察還是不觀察你，難不成你還能突然改變你的波粒性質(zhì)嗎？

事實(shí)證明，科學(xué)家們的這點(diǎn)小九九在光子面前不堪一擊。只要攝像頭打開了，哪怕是在光子抵達(dá)屏幕前的最后一刻，屏幕上一定是兩條杠。相反的，只要攝像頭沒有打開，屏幕上就一定是干涉條紋。

值得一提的一點(diǎn)是，這里開不開攝像頭是在光子已經(jīng)穿過雙縫之后再?zèng)Q定的，也就是說光子是以粒子的形態(tài)，還是以波的形態(tài)穿過雙縫，在開攝像頭之前應(yīng)該已經(jīng)定型了，可為什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是能在最后一刻發(fā)生變化呢？

這似乎表明了兩種詭異的可能性：第一，光子好像能預(yù)測攝像頭在未來是否會開啟。又或者第二，光子能夠根據(jù)未來所遇到的情況，修改自己的歷史選擇。

傳統(tǒng)的因果定律受到了極大的挑戰(zhàn)，惠勒的延遲選擇實(shí)驗(yàn)訴說了一個(gè)恐怖的結(jié)論，“未來可以決定過去”。換種高逼格的說法就是：是我們選擇了這個(gè)宇宙，之后宇宙才創(chuàng)造了我們。

時(shí)間來到了1999年，這一年由Kim等人提出的“延遲選擇量子擦除實(shí)驗(yàn)”直接把物理學(xué)家們的三觀都震碎了。

進(jìn)階四：來自未來的信息

延遲擦除實(shí)驗(yàn)中用了一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備叫做BBO晶體，它的作用是吸收一個(gè)光子，并產(chǎn)生一對能量減半的孿生糾纏光子。

關(guān)于量子糾纏我們稍后再說，現(xiàn)在只需要知道處于糾纏狀態(tài)的兩個(gè)粒子，即使相隔數(shù)光年之遙，他們也能夠相互聯(lián)系，就像一對雙胞胎具有“心靈感應(yīng)”一樣。

兩個(gè)糾纏的光子分別射向不同的方向。一個(gè)射向屏幕，我們稱之為信號光子（signal photon）。一個(gè)經(jīng)過一系列反射，會達(dá)到D1或者D2兩個(gè)探測攝像頭中的一個(gè)，我們稱之為“影光子”或者標(biāo)記光子（idler photon）。

因?yàn)樾盘柟庾雍蜆?biāo)記光子來源相同，所以我們只要知道標(biāo)記光子是穿過了哪條縫隙，就相當(dāng)于知道了信號光子的路徑。

和之前的實(shí)驗(yàn)一樣，光子一個(gè)一個(gè)的發(fā)射出來，探測攝像頭開啟，標(biāo)記光子要么沿著藍(lán)色路徑，被探測攝像頭D1捕捉到。要么沿著紅色路徑，被探測攝像頭D2捕捉到。

信號光子也知道我們在追蹤它的分身，所以屏幕上不會出現(xiàn)干涉條紋。

接下來有意思的事情出現(xiàn)了，如果我們在兩條路徑的交匯處添加一個(gè)半反半透鏡，那么標(biāo)記光子就有50%的概率沿原路穿過透鏡，也有50%的概率被反射到另外一個(gè)路徑。

也就是說這個(gè)半反半透鏡把我們原本已經(jīng)捕捉到的路徑信息給擦除掉了。不出所料，屏幕上干涉條紋再次顯現(xiàn)。

但這里的重點(diǎn)是，標(biāo)記光子的路徑設(shè)計(jì)的要比信號光子的路徑長得多。有時(shí)候信號光子已經(jīng)投射到了屏幕上，可標(biāo)記光子可能還沒有到達(dá)半反半透鏡。

但這并不妨礙它們準(zhǔn)確判斷，我們究竟是要觀察它們的路徑信息，還是要擦除它們的路徑信息。

如果你覺得這個(gè)實(shí)驗(yàn)難以理解，打個(gè)形象的比喻。信號光子就像是收到了來自未來的標(biāo)記光子的信息，要么說：喂！他們沒有在觀察我們，放心波動(dòng)吧?；蛘呤牵汉伲∷麄冊诳次覀兡?，乖乖做個(gè)粒子吧！

這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不但用科學(xué)理論難以解釋，就算搬出來玄學(xué)都不好自圓其說。

此時(shí)的托馬斯.楊可能正在墳?zāi)估锴那膰@息說，哎，我好端端的一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓你們瞎升級，現(xiàn)在都搗鼓蒙了吧？

物理學(xué)家們紛紛感到幾百年來苦心經(jīng)營的科學(xué)體系正在逐步崩塌。但其實(shí)量子魔法時(shí)代的大幕這才剛剛拉開。

薛定諤的貓

20世紀(jì)初，丹麥?zhǔn)锥几绫竟粋€(gè)年輕的足球門將，在比賽途中，不專心守門，卻倚在門柱邊思考數(shù)學(xué)問題。

比賽結(jié)束后，教練發(fā)現(xiàn)門柱上被寫滿了各種公式，一氣之下，把這位主力門將踢到后補(bǔ)去了。這位門將便是后來著名的丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）。

玻爾從小就是俗稱的“別人家的孩子”，26歲博士畢業(yè)，29歲當(dāng)教授，37歲獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在運(yùn)動(dòng)方面還天賦異稟，甚至在他獲得諾獎(jiǎng)時(shí)，丹麥當(dāng)?shù)貓?bào)紙采用的標(biāo)題都是《著名足球運(yùn)動(dòng)員尼爾斯·玻爾被授予諾貝爾獎(jiǎng)》。

1920年，玻爾一心籌建的哥本哈根理論物理研究所，也就是玻爾研究所，終于落成。研究所剛剛建成不久，便吸引了無數(shù)青年才俊。

海森堡（Werner Heisenberg）、狄拉克（Paul Dirac）、泡利（Wolfgang Pauli）、朗道（Lev Landau）等世界知名物理學(xué)家都曾來到這里進(jìn)行學(xué)術(shù)研究。

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)不斷詭異升級的同時(shí)，以玻爾和海森堡為代表的的哥本哈根學(xué)派對量子世界進(jìn)行了總結(jié)，提出了至今也被量子力學(xué)教課書標(biāo)榜為“正統(tǒng)理論”的哥本哈根詮釋。

哥本哈根詮釋為量子系統(tǒng)里的量子行為做出了一個(gè)精簡又易懂的解釋，它包含了幾個(gè)主要內(nèi)容：

第一， 與宏觀世界不同，在量子世界里，一切事物，原子、電子、光子可以同時(shí)處于不同的疊加狀態(tài)，各種可能性并存。就比如說雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的光子，是波同時(shí)也是粒子。

第二， 疊加態(tài)是不可能被精準(zhǔn)測量的。量子系統(tǒng)中，一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量無法同時(shí)被確定，位置測量的越精確，動(dòng)量就模糊。

這就是量子力學(xué)中的“測不準(zhǔn)原理”或者叫“不確定原理”。這個(gè)“測不準(zhǔn)”并不因?yàn)槟壳翱萍歼€不發(fā)達(dá)，儀器精度還不夠，而是由量子世界的本質(zhì)所決定的。

第三， 雖然量子世界的一切事物都處于疊加的狀態(tài)，但作為觀察者的我們是不可能看到不同狀態(tài)并存的粒子的。

所以在觀察這個(gè)動(dòng)作之后，疊加態(tài)就會「坍縮」為一個(gè)確定無疑的結(jié)果。至于會「坍縮」為疊加態(tài)中的哪個(gè)態(tài)，是一個(gè)概率問題。

如此一來，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)這個(gè)靈異故事似乎就有了一個(gè)完美的解釋。可是哥本哈根詮釋卻無法說服以愛因斯坦和薛定諤為代表另一波物理界大咖們。

1927 年第五屆索爾維國際研究會上，愛因斯坦始終無法接受這種基于概率性和不確定性的量子理論，為了反駁玻爾，他說出了那句著名的話：玻爾，上帝不擲骰子！

玻爾也毫不客氣的回懟過去：愛因斯坦，別去指揮上帝應(yīng)該怎么做！

這場研究會絕對稱的上是前無古人后無來者的物理學(xué)盛宴，參會的 29 人中有 17 人獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

愛因斯坦扛著相對論大旗，玻爾高舉他的“氫原子模型”，海森堡和他的同窗好友泡利形影不離，兩人分別握著“不確定原理”和“不相容原理”，薛定諤挎著他的“方程”，身后還藏了一只不死不活的“貓”。后來有人將這場研究會形象的比喻成“神仙打架”。

薛定諤身后藏得那只不死不活的貓?jiān)揪褪菫榱寺曉異垡蛩固?，反駁哥本哈根詮釋所舉的一個(gè)他自認(rèn)為荒誕至極的例子。

把一只貓，一瓶毒藥，和一個(gè)放射性原子關(guān)在一個(gè)密封的箱子里。放射性原子如果衰變，就會觸發(fā)機(jī)關(guān)，毒藥玻璃瓶被砸碎，釋放出有毒氣體，將貓毒死。

相反，如果放射性原子不衰變，貓則安然無恙。

薛定諤的貓高明之處就在于，把量子世界和宏觀世界巧妙的綁定在了一起。

原子衰變是屬于微觀世界吧。按照玻爾的理論，打開箱子之前，原子是的處于「衰變」和「沒衰變」的疊加態(tài)的，那是不是意味著貓也處于「死」和「沒死」的疊加態(tài)呢？

在我們打開箱子的一瞬間才坍縮成一只死貓或者活貓？再往深了說，貓的死活取決于觀測者的意識？

薛定諤肯定沒有想到，當(dāng)初自己提出的這個(gè)用來反駁哥本哈根學(xué)說、自認(rèn)為與現(xiàn)實(shí)格格不入的思想實(shí)驗(yàn)，卻被后世不少人誤認(rèn)為是“概率詮釋”的一個(gè)經(jīng)典論點(diǎn)。

不僅如此，這只貓還引發(fā)了一場空前的唯物主義、唯心主義大辯論。

相傳愛因斯坦和玻爾有一次在月光下討論量子力學(xué)，愛因斯坦調(diào)侃態(tài)玻爾說：我們看月亮?xí)r，月亮在天上；我們不看月亮?xí)r，月亮就跑到了宇宙的任何一個(gè)地方。

愛因斯坦的這句調(diào)侃和500多年前，明代哲學(xué)家王陽明的一句名言如出一轍：你未看此花時(shí)，此花與汝心同歸于寂；你來看此花時(shí)，則此花顏色一時(shí)明白起來?！?/p>

大主教喬治.貝克萊(George Berkeley)也說過“存在即是被感知”。過去，科學(xué)家們只把這當(dāng)成哲學(xué)上的唯心夢囈，科學(xué)研究的應(yīng)該是 “可實(shí)證”的現(xiàn)實(shí)世界。

可如今，薛定諤的貓似乎在說，宇宙的樣貌取決于觀測者的意志，難道我們竟然處于一個(gè)唯心的世界里？

20世紀(jì)50年代，美國量子物理學(xué)家休.艾弗雷特三世（Hugh Everett III）甚至提出了另一個(gè)革命性的觀點(diǎn)，他認(rèn)為之所以會遇到“薛定諤的貓”這種悖論，那是因?yàn)樵谟^測的一瞬間，我們的宇宙分裂成了許多個(gè)，在某些宇宙里面貓死了，某些宇宙里面貓還活著。

平行宇宙、量子力學(xué)，這再往下說，就是另外一個(gè)故事了，我們有機(jī)會在展開吧。

回到愛因斯坦與玻爾的相愛相殺。1935年，在一輪又一輪的唇槍舌戰(zhàn)中屢屢敗下陣來的愛因斯坦，拉上了自己的兩位同事鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森，合著了一篇論文，提出了EPR 悖論。

E、P、R這三個(gè)英文字母分別是愛因斯坦、波多爾斯基和羅森姓氏的首字母，而EPR 悖論就是那只量子力學(xué)中大名鼎鼎的把愛因斯坦逼瘋的幽靈。

讓愛因斯坦發(fā)瘋的幽靈

EPR 悖論的中心思想是這樣的：假設(shè)有一個(gè)不穩(wěn)定的大粒子衰變成了A、B兩個(gè)小粒子，那么A、B的自旋的方向?qū)⑹窍喾吹摹?/p>

A如果向上，B就一定向下，以此來保證兩個(gè)粒子的總自旋為零。因?yàn)槭怯梢粋€(gè)母粒子分裂而來的，A、B兩個(gè)粒子的命運(yùn)將緊密相連，牽一發(fā)則動(dòng)全身。

現(xiàn)在我們將A和B分別放置在兩個(gè)相距遙遠(yuǎn)的地方，比如A在地球上，B在月球上。

按照玻爾等人對量子力學(xué)的解釋，每個(gè)粒子的自旋方向在觀測之前是不確定的，一半概率向上，一半概率向下。

但如果地球上的粒子A被觀測后發(fā)現(xiàn)，其自旋是向下的，那么月球上的粒子B必定會向上自旋。

換句話說，地球上的A未測量時(shí)，月球上的B只有一半概率向上，但地球上的A一旦被測量，月球上B的狀態(tài)就確定了。

月球上B的狀態(tài)似乎是瞬時(shí)的被地球上A所控制的，而且這種控制行為是以超光速的方式發(fā)生的。但根據(jù)相對論，“超光速”行為是絕對不可能出現(xiàn)的。

別說超光速了，接近光速都會導(dǎo)致時(shí)空扭曲。愛因斯坦將A控制B的行為比喻成“幽靈般的超距作用”。

哥本哈根學(xué)派的量子力學(xué)理論創(chuàng)造出了這個(gè)不可能存在的“幽靈”，由此可見用此理論來描述真實(shí)的世界是不完備的，需要引入一個(gè)量子體系之外的新的參數(shù)，愛因斯坦將其稱為“隱參數(shù)”，毫不夸張的說，愛因斯坦的后半生都在尋找這個(gè)隱參數(shù)。

薛定諤看了愛因斯坦等三位大神提出的EPR 悖論，拍手稱奇，順便給A、B兩個(gè)粒子起了一個(gè)非常性感的名字：量子糾纏。

是量子糾纏錯(cuò)了，還是相對論錯(cuò)了，這在愛因斯坦哪兒甚至都算不上一個(gè)問題。

如今大半個(gè)世紀(jì)過去了，愛因斯坦早已去世，讓后世沒有想到的是這位物理界奇才也有被打臉的時(shí)候。

1995年，美國馬里蘭大學(xué)的華裔物理學(xué)家史硯華（Yanhua Shih）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)，后來被稱為“幽靈成像”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的原理通俗易懂，但結(jié)果卻非常震撼。

簡單來說，就是讓兩個(gè)互為糾纏的紅藍(lán)光子經(jīng)過偏振器分別射向不同的方向。紅光子穿過狹縫在屏幕上投射出一定的圖案，藍(lán)光子不穿過狹縫正常走，可結(jié)果依然在屏幕上投射除了與紅光子相同的圖案！

「幽靈成像」實(shí)驗(yàn)是量子糾纏絕非幻想的最直觀的體現(xiàn)。很難想象，如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)早半個(gè)世紀(jì)做出來，看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的愛因斯坦會作何感想。

事實(shí)上，早在「幽靈成像」實(shí)驗(yàn)之前，1964年，歐洲核子研究中心（CERN）的物理學(xué)家約翰.貝爾就提出了“貝爾不等式”，將EPR 悖論轉(zhuǎn)化為了一個(gè)可以被驗(yàn)證的公式。

貝爾不等式成立，愛因斯坦所說的隱參數(shù)存在；貝爾不等式不成立，則隱參數(shù)不存在。

1982年，法國物理學(xué)家阿茲派克特（Aspect）第一個(gè)成功驗(yàn)證了貝爾不等式不成立，把愛因斯坦逼瘋的幽靈般的超距作用是真實(shí)存在的！

說到這兒，可能會有人覺得，愛因斯坦是不是反對量子力學(xué)，其實(shí)并不是。

他早年提出的光電效應(yīng)對早期量子理論的建立還做出過關(guān)鍵性的貢獻(xiàn)，只是他終其一生都無法接受量子力學(xué)呈現(xiàn)出的怪誕結(jié)論。

眾所周知，愛因斯坦在26歲時(shí)就提出狹義相對論，轟動(dòng)世界。36歲時(shí)，完成了廣義相對論，功成名就。

但很少有人知道，此后40年的悠長歲月里，愛因斯坦都在糾結(jié)一件事，量子力學(xué)。他曾經(jīng)說過：我思考量子力學(xué)的時(shí)間百倍于廣義相對論，但依然不明白。

這點(diǎn)與愛因斯坦?fàn)幷摿藬?shù)十年的玻爾也有相同的看法，玻爾說：如果有人不對量子力學(xué)感到困惑，那只能說明他不懂量子力學(xué)。

有人說，這么高深的理論，離我們?nèi)粘Ｉ钣诌@么遠(yuǎn)，普通人用不著明白。可量子力學(xué)真的離我們的日常生活很遠(yuǎn)嗎？

魔法的大門

2019年，谷歌在《Nature》雜志上發(fā)表論文，高調(diào)宣布他們研發(fā)的53個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)“懸鈴木”已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”，一把把量子計(jì)算推入了公眾視野，一石激起千層浪。

傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)需要1萬年處理的問題，量子計(jì)算機(jī)可以在200秒內(nèi)完成。

2020年底，由中國量子通信第一人潘建偉所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的量子計(jì)算「九章」問世，挑戰(zhàn)了谷歌的“量子霸權(quán)”，實(shí)現(xiàn)算力全球領(lǐng)先。

量子霸權(quán)乍聽之下好像跟政治有關(guān)，但其實(shí)這是一個(gè)科學(xué)術(shù)語，指的是量子計(jì)算擁有的超越所有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的超級計(jì)算能力。

我們知道傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，信息量的基本單位是比特，它只能取0 或1 中的一個(gè)值。而在量子計(jì)算機(jī)中，信息量的基本單位為量子比特，它可以同時(shí)是0又是1，因?yàn)榀B加態(tài)就是量子世界的常態(tài)。

那么一個(gè)基本的邏輯運(yùn)算，如果x=0，運(yùn)行a指令；如果x=1，運(yùn)行b指令。在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，需要計(jì)算兩次。而在有1個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)中，只需要計(jì)算一次。

If X = 1, run a;
If X = 0, run b;

如果把if語句擴(kuò)展為四種可能性，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要計(jì)算4次。但在有2個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)中，還是只需要計(jì)算一次。

If X = 00, run a;
If X = 01, run b;

If X = 10, run c;

If X = 11, run d;

以此類推，如果把量子比特增加到10個(gè)，那么傳統(tǒng)中計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行 2^10=1024 次的計(jì)算，量子計(jì)算機(jī)還是只需要算一次。

那如果把量子比特增加到100個(gè)呢？此時(shí)量子計(jì)算機(jī)的算力將是無法想象的。

在未來如果量子計(jì)算機(jī)能夠大規(guī)模商用，醫(yī)藥、金融、人工智能、 航天航空、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)l(fā)生翻天覆地的變化。

《黑鏡》將不再是科幻電影，人工智能終將統(tǒng)治人類的詛咒也可能會在一夜之間到來，地球的未來可能屬于硅基。

與此同時(shí)，當(dāng)計(jì)算不再是問題時(shí)，信息安全就成了問題。以目前常被用于保護(hù)我們“電子錢包”的RSA密鑰為例。

要想破解RSA加密的密鑰，就要用暴力拆解的方法把一個(gè)超級大的數(shù)字分解成兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積，這個(gè)超級大的數(shù)字可能高達(dá)1024位，那么即使是用超級計(jì)算機(jī)也要破解幾十年。

可是量子計(jì)算機(jī)就不同了，別說1024位的密鑰了，破解2048位的密鑰也就需要幾秒鐘！

那么以后我們該如何保護(hù)我們那本來就沒幾個(gè)錢的錢包和羞于見人的小秘密呢？答案是“以子之矛，攻子之盾”。

量子加密便是量子計(jì)算機(jī)也無法攻破的安全之“盾”。它是一種不可竊聽、不可破譯、無條件絕對安全的通信加密方式。

量子加密通信時(shí)，量子衛(wèi)星會發(fā)送一對完全隨機(jī)且只有通信雙方知道的量子密鑰，密鑰中每對量子都處于“糾纏”狀態(tài)。利用獲得的量子密鑰，發(fā)送方會把信息加密變成一段密文，接收方則用密鑰解密。

因?yàn)椤赣^察者效應(yīng)」和「測不準(zhǔn)原理」，量子密鑰一旦被截獲，信號本身便會發(fā)生變化，導(dǎo)致密鑰接收方收到的信號亂碼大增，從而暴露了竊聽者自身的存在，可以說是“偷雞不成蝕把米”。

這就是為什么即使廣大民眾都高呼「看不懂」，是“騙局”的同時(shí)，各國政府依然不惜砸重金開展量子計(jì)算和量子通信項(xiàng)目。

2015年，英國正式啟動(dòng)“國家量子技術(shù)計(jì)劃”（國家量子技術(shù)計(jì)劃），目前已累計(jì)投資超過5億英鎊。

2018年，德國聯(lián)邦政府通過了《量子技術(shù)：從基礎(chǔ)到市場》計(jì)劃，投入6.5億歐元促進(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

同一年，美國通過了《國家量子行動(dòng)計(jì)劃(NQI)》法案，計(jì)劃在四年內(nèi)為量子信息科學(xué)領(lǐng)域增加投資12.75億美元。

2016年8月16日，中國發(fā)射了世界上第一顆量子通信衛(wèi)星“墨子號”，耗資1億美金。

次年9月，世界首條量子保密通信干線，“京滬干線”正式開通，傳輸距離達(dá)2000多公里，途徑北京上海等多個(gè)城市，網(wǎng)絡(luò)密鑰分發(fā)量可以支持1.2萬以上的用戶同時(shí)使用。

雖然目前我們對于量子世界的研究，可能連窺得冰山一角都算不上，但是要知道1901年12月12日，意大利無線電工程師伽利爾摩.馬可尼(Marchese Guglielmo Marconi)收到人類歷史上第一個(gè)橫跨大西洋的無線電信號時(shí)，絕對沒有人會想到，在接來下的100多年里，無線電通信創(chuàng)造了怎樣的一個(gè)新世界。如今，量子世界的魔法大門已經(jīng)緩緩打開，等待我們的又將是怎樣的一個(gè)未來呢？