今年12月，诺贝尔物理学奖因80多年来已知的一种量子现象的实验确认而颁发：纠缠（Entanglement）。正如阿尔伯特-爱因斯坦和他的合作者在1935年所设想的那样，量子物体可以神秘地相互关联，即使它们相隔很远。但是，尽管这种现象看起来很奇怪，为什么这样一个古老的想法仍然值得物理学界最负盛名的奖项？
巧合的是，就在新的诺贝尔奖获得者在斯德哥尔摩接受表彰的几周前，一个由哈佛大学、麻省理工学院、加州理工学院、费米实验室和谷歌的杰出科学家组成的不同团队报告说，他们在谷歌的量子计算机上运行了一个可以被解释为虫洞的过程。虫洞是穿越宇宙的隧道，可以像穿越空间和时间的捷径一样发挥作用，受到科幻小说迷的喜爱。尽管最近这个实验中实现的隧道只存在于二维的玩具宇宙中，但它可能构成未来物理学前沿研究的一个突破。
但为什么纠缠与空间和时间有关？它对未来物理学的突破又有什么重要意义呢？正确地理解，纠缠意味着宇宙是“一元”的，正如哲学家所说，在最基本的层面上，宇宙中的一切都属于一个单一的、统一的整体。量子力学的一个决定性属性是它的基本现实是用波来描述的，而一个一元化的宇宙将需要一个普遍的功能。早在几十年前，休-埃弗雷特和迪特-泽赫等研究人员就已经展示了我们的日常生活现实是如何从这样一个普遍的量子力学描述中出现的。但直到现在，诸如伦纳德-苏斯金德（Leonard Susskind）或肖恩-卡罗尔（Sean Carroll）等研究人员才提出了这种隐藏的量子现实不仅可以解释物质，还可以解释空间和时间的结构。
纠缠不仅仅是另一种奇怪的量子现象。它是量子力学将世界合二为一，以及我们将这一基本统一体体验为许多独立物体背后的作用原理。同时，纠缠也是我们似乎生活在一个经典现实中的原因。从字面上看，它是世界的粘合剂和创造者。纠缠适用于由两个或更多成分组成的物体，并描述了当量子原理 “一切可能发生的事情都会实际发生 “被应用于这些组成的物体时发生的情况。因此，纠缠状态是所有可能的组合的叠加，一个组成物体的组成部分可以在其中产生相同的整体结果。量子领域的波浪形性质再次有助于说明纠缠的实际作用。
想象一下，在一个无风的日子里，有一个完全平静的、玻璃般的大海。现在问问你自己，这样的平面是如何通过叠加两个单独的波浪图案产生的？一种可能性是，将两个完全平坦的表面叠加在一起，又会产生一个完全平坦的结果。但另一种可能是，如果将两个相同的波浪图案移位半个振荡周期后叠加在一起，从而使一个图案的波峰湮没在另一个图案的波谷中，反之亦然，则可能会产生一个平面。如果我们只是观察玻璃般的海洋，把它看作是两个海浪结合的结果，我们就没有办法发现单个海浪的模式。当我们谈论波浪时，听起来非常普通，但当应用于竞争性的现实时，就会产生最奇怪的后果。如果你的邻居告诉你她有两只猫，一只是活的，一只是死的，这将意味着第一只猫或第二只猫已经死了，而剩下的猫分别是活的–这将是描述一个人的宠物的奇怪而病态的方式，你可能不知道哪一只是幸运的，但你会明白邻居的想法。在量子世界里则不然。在量子力学中，同样的说法意味着两只猫在叠加的情况下合并，包括第一只猫活着，第二只猫死了，第一只猫死了而第二只猫活着，但也有两种可能性，即两只猫都是半生半死，或者第一只猫有三分之一的生命，而第二只猫增加了缺少的三分之二的生命。在一对猫的量子中，单个动物的命运和状况完全被溶解在整体的状态中。同样地，在一个量子宇宙中，没有单独的物体。所有存在的东西都被合并成一个单一的“一”。
量子纠缠向我们展示了一个巨大的、全新的探索领域。它定义了一个新的科学基础，将我们对万物理论的追求颠倒过来–建立在量子宇宙学而不是粒子物理学或弦理论之上。但对于物理学家来说，追求这样的方法有多现实呢？令人惊讶的是，这不仅是现实的——他们实际上已经在这样做了。
分类：科技
美中快报 
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