1
00:00:06,457 --> 00:00:08,416
凭借着光电效应理论，

2
00:00:08,416 --> 00:00:12,585
阿尔伯特·爱因斯坦在量子力学领域奠定了重要的地位。

3
00:00:12,585 --> 00:00:16,987
但他对这一理论的哲学蕴意始终深感困扰。

4
00:00:16,987 --> 00:00:21,325
虽然爱因斯坦以推导出质能方程E＝mc^2而闻名于世，

5
00:00:21,325 --> 00:00:26,681
但实际上，他对物理学的最后巨献
是一篇发表于1935年的论文。

6
00:00:26,681 --> 00:00:31,635
论文合著者是他年轻的同事们：
鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森。

7
00:00:31,635 --> 00:00:35,925
即使直到20上世纪80年代，
它都被当作一个奇怪的哲学脚注，

8
00:00:35,925 --> 00:00:41,871
这篇阐述爱因斯坦－波多尔斯基－罗森悖论（简称EPR）
的论文现在成为了重新理解量子物理学的中心，

9
00:00:41,871 --> 00:00:44,160
因为文中描述了一个奇怪的现象,

10
00:00:44,160 --> 00:00:47,842
现在人们称这种现象为纠缠态。

11
00:00:47,842 --> 00:00:52,023
这篇论文先考虑一个可以产生成对的粒子的源，

12
00:00:52,023 --> 00:00:54,922
每个粒子有两个可测量的属性，

13
00:00:54,922 --> 00:00:57,537
每个属性的测量都有两种可能的结果，

14
00:00:57,537 --> 00:00:59,108
两种结果出现的概率是相等的。

15
00:00:59,108 --> 00:01:01,652
假设第一个属性的测量结果是：状态0或者状态1，

16
00:01:01,652 --> 00:01:03,950
第二个属性的测量结果是：状态A或者状态B。

17
00:01:03,950 --> 00:01:05,492
一旦一个粒子的一个属性被测量了一次，

18
00:01:05,492 --> 00:01:09,040
无论再测量多少次这一个粒子中的这一个属性，

19
00:01:09,040 --> 00:01:11,557
都会得到同样的结果。

20
00:01:11,557 --> 00:01:13,512
这种现象的奇怪之处在于，

21
00:01:13,512 --> 00:01:15,772
它不仅表明了一个单粒子的状态

22
00:01:15,772 --> 00:01:18,382
在被测量之前是不确定的，

23
00:01:18,382 --> 00:01:21,194
它也表明了，测量这个行为本身
决定了粒子的状态。

24
00:01:21,194 --> 00:01:24,114
而且，测量之间也是互相影响的。

25
00:01:24,114 --> 00:01:26,624
如果你测量一个粒子的第一个属性，
它的测量结果是状态1，

26
00:01:26,624 --> 00:01:29,118
你接着测量这个粒子的第二个属性,

27
00:01:29,118 --> 00:01:32,472
你有50%的几率得到状态A或者状态B。

28
00:01:32,472 --> 00:01:34,668
但是，如果你再回头去测量第一个属性，

29
00:01:34,668 --> 00:01:37,674
即使它已经被测量过一次并得到了结果1，

30
00:01:37,674 --> 00:01:41,480
你也将有50%的几率得到状态0。

31
00:01:41,480 --> 00:01:44,887
所以，轮流测量一个粒子的不同属性会重置原始的结果，

32
00:01:44,887 --> 00:01:47,426
让一个全新的、随机的结果变成可能。

33
00:01:47,426 --> 00:01:51,077
如果你同时观察一对粒子，结果会变得更奇怪。

34
00:01:51,077 --> 00:01:53,934
两个粒子都会得到随机的测量结果，

35
00:01:53,934 --> 00:01:55,266
但是，如果你把它们放在一起比较，

36
00:01:55,266 --> 00:01:59,386
你会发现，它们总是完美地彼此相关。

37
00:01:59,386 --> 00:02:02,293
比如，如果两个粒子的测量结果都是状态0，

38
00:02:02,293 --> 00:02:04,428
它们的关联现象就会一直这样保持着。

39
00:02:04,428 --> 00:02:06,946
这两个粒子的状态会互相纠缠。

40
00:02:06,946 --> 00:02:11,143
测试其中的一个粒子，
就能准确无误地预测另一个粒子的状态。

41
00:02:11,143 --> 00:02:15,984
但是量子纠缠似乎违背了爱因斯坦提出的著名的相对论，

42
00:02:15,984 --> 00:02:19,027
因为两个粒子之间的距离是没有限制的。

43
00:02:19,027 --> 00:02:21,219
如果中午时，你在纽约测量一个粒子，

44
00:02:21,219 --> 00:02:24,448
一纳秒后，你在旧金山测试另一个粒子，

45
00:02:24,448 --> 00:02:27,593
它们还是会得出同样的测量结果。

46
00:02:27,593 --> 00:02:29,932
但是，如果测量这一行为决定了所得的结果，

47
00:02:29,932 --> 00:02:34,544
那么第一个粒子，就需要以光速的一千三百万倍的速度

48
00:02:34,544 --> 00:02:37,390
向第二个粒子传递某些信息，

49
00:02:37,390 --> 00:02:40,741
而相对论认为，这是不可能实现的事情。

50
00:02:40,741 --> 00:02:45,812
基于这个理由，
爱因斯坦驳斥这一现象为"spuckafte ferwirklung"，

51
00:02:45,812 --> 00:02:48,508
或者说“远距离幽灵行为”。

52
00:02:48,508 --> 00:02:51,176
他认为，这一定是因为量子力学本身并不完善，

53
00:02:51,176 --> 00:02:55,703
两个粒子一定有一个我们所不知道的先决状态，


54
00:02:55,703 --> 00:02:59,527
而量子力学太过肤浅，不足以揭露与解释这一事实。

55
00:02:59,527 --> 00:03:03,109
而在尼尔斯·玻尔的带领下, 正统的量子理论支持者们坚称

56
00:03:03,109 --> 00:03:07,359
量子状态是真的不可确定，

57
00:03:07,359 --> 00:03:09,960
量子纠缠让一个粒子的状态
受另一个粒子的状态的影响，

58
00:03:09,960 --> 00:03:12,827
即使它们相隔甚远。

59
00:03:12,827 --> 00:03:15,648
物理学因此陷入僵局，

60
00:03:15,648 --> 00:03:20,194
直至30年后，约翰·贝尔发现要解决EPR争论，

61
00:03:20,194 --> 00:03:24,368
我们应当观测对两个粒子的不同属性的测量。

62
00:03:24,368 --> 00:03:29,050
爱因斯坦、波尔多斯基、和罗森的“局域隐变量理论”

63
00:03:29,050 --> 00:03:33,439
严格地限定了得到1A或者B0这样的结果的几率，

64
00:03:33,439 --> 00:03:37,245
因为结果是可以被提前定义的。

65
00:03:37,245 --> 00:03:39,613
贝尔展示了纯粹的量子方法

66
00:03:39,613 --> 00:03:42,765
——粒子的状态在测量前是完全不可确定时——

67
00:03:42,765 --> 00:03:45,853
有着不同的限制，并以此预测了混合的测量结果，

68
00:03:45,853 --> 00:03:49,040
这些结果在粒子状态可预定的情况下不可能存在。

69
00:03:49,040 --> 00:03:52,709
贝尔得出检验EPR的理论的方法后，

70
00:03:52,709 --> 00:03:55,259
物理学家们照此展开了实验。

71
00:03:55,259 --> 00:03:59,483
从70年代的约翰·克劳泽
和80年代早期的阿兰·阿斯佩开始，

72
00:03:59,483 --> 00:04:03,106
大量实验检验了EPR预测，

73
00:04:03,106 --> 00:04:05,214
并得出了同样的结论：

74
00:04:05,214 --> 00:04:07,603
量子力学是正确的。

75
00:04:07,603 --> 00:04:12,220
两个互相纠缠的粒子之间的
不确定状态的相关性是真实存在的，

76
00:04:12,220 --> 00:04:15,365
而且无法被任何更深层次的变量所解释。

77
00:04:15,365 --> 00:04:19,985
那篇EPR论文被证明是错的，但它是个伟大的错误。

78
00:04:19,985 --> 00:04:23,976
通过引导物理学家们更深入地思考量子物理的基础，

79
00:04:23,976 --> 00:04:26,702
这篇论文使得量子理论得到了进一步的阐述和完善，

80
00:04:26,702 --> 00:04:30,798
也推动了对相关课题的研究，比如说量子信息学。

81
00:04:30,798 --> 00:04:36,774
这是一个新兴的领域，具有创造出超级电脑的潜力。

82
00:04:36,774 --> 00:04:39,602
不幸的是，测量结果的随机性

83
00:04:39,602 --> 00:04:41,716
让科幻小说里的场景无法成为现实，

84
00:04:41,716 --> 00:04:46,127
比如利用纠缠粒子超光速地传递信息。

85
00:04:46,127 --> 00:04:49,025
所以就现在而言，相对论是安全的，

86
00:04:49,025 --> 00:04:53,534
但是量子宇宙的奇特之处远远超出爱因斯坦的想像。