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为什么“纠缠力”或“缠力”是新的基本力?
  未来数字技术和云计算的“布道者”马云反复强调一个观点:人类技术和社会在未来30年的变化将是超乎想象的,就像他过去没有想到阿里巴巴会变成今天的样,人们也不能想象未来的人工智能和机器人会把阿里巴巴和其它的互联商业和技术公司变成怎样的形态。人类的生产和社会交往方式在技术变革力量的推动下正在经历前所未有的变化,科技和经济的变迁是一把“双刃剑”,一些传统、旧有的发展机遇和就业岗位丧失了,而另一些现代、新兴的成长机遇和工作岗位产生了。与超乎想象的技术和社会形态的变化相比,在千变万化的自然界存在更多超乎我们想象的演变,量纠缠就是其中之一的极其神秘的物理现象,人类利用纠缠的原理和实验的成果正在开启一个量计算和量通讯的时代,像阿里巴巴一类的“超级公司”最先介入了量计算和量通讯的商业开发,但是,科学家至今没有提出“量纠缠物理学”的框架,他们不能充分地解释量纠缠发生的原因。自然的神奇真正超乎了我们的想象,如果商业的探索和开发能够给我们带来物质财富,那么科学的探索和技术的研发能够给我们带来文明进步的原始动力。

  爱因斯坦最早提出了“量纠缠”概念,他试图用这一概念的荒谬性来批驳同时代物理学家给出的“荒诞不经”的量解释,爱因斯坦之所以坚决反对量纠缠的理论观点是因为他根本不能接受量“遥远的鬼魅作用”,根据量力学早期理论的描述,两个处于纠缠态的量,比如:两对光、两对电等,无论它们之间的距离有多远,都能够“感知”彼此的存在,影响彼此的物理状态。爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论,该理论的成立与两个前提条件有关,其中之一的前提是光速不变性和光速最大化原理,他根据著名的迈克尔逊——莫雷的光学实验成果,确认了光的传播与观测者和观测者所在的参考系无关,光在自然真空中传播速度是一个不变的常数,在自然中不存在比光速更快的物体运动。根据狭义相对论的结论,当物体的运动速度接近、或达到光速时,该物体的质量会增加、或者维持物体运动的能量会加大,超越光速的运动物体其质量、或能量将会达到无限大,因此,光速成为了一切运动物体的最高界限。爱因斯坦不相信在“量纠缠”中存在“新物理学”的可能,主要的原因是他不相信在自然运动的现象中存在比光速更快的信息传递。

  爱因斯坦不能接受对量纠缠现象作“幽灵般超距作用”的解释,在过去的几十年,物理学家通过量实验证实了粒纠缠现象,反复实验的结果反驳了爱因斯坦“经典逻辑”的观点,支持了波尔等物理学家“实证逻辑”的论点。一些物理学家猜想,被纠缠的粒能够释放一种我们未知的粒、或者释放一种我们未知的信息,该信息的传输速度超过了光速,这种隐藏的粒、或隐形的信息以超越光速的运动传递了在两个、或两个以上纠缠粒之间的相互作用。本作者从科学哲学的思考角度对纠缠粒的相互作用进行了清晰的定义,用“纠缠力”、或“缠力”概括了纠缠粒的相互作用,用“缠力波”概括了“纠缠力”在两个、或两个以上纠缠粒之间的时空传播。中科院院士、中科大量科学团队的领队人潘建伟在2015年3月曾经向《科技日报》的记者形象地解释了量信息传输的奇特性:“从合肥带到北京一个保险箱,钥匙忘带了,于是我请合肥的同事测量一下钥匙,告诉我;我在北京复制它。”潘建伟院士带领的量隐形传态研究项目组在2013年测出,量纠缠的传输速度至少比光速高出4个数量级,纠缠粒之间的量信息可以实现瞬间的传递、或瞬间的复制,在“量通道”中实现的瞬间传送就像科幻、电影中出现的场景,量信息在一个地方神秘地消失,似乎不需要任何的载体,同时在另一个地方神秘地出现。

  2008年8月14日,《自然》杂志公布了5位瑞士物理学家的研究成果,两个处于纠缠态的亚原粒之间存在一种神秘的信息传输,量信息的传输速度远远超过光速。5位瑞士科学家对相互纠缠的光对进行了实验研究,他们将光对进行了拆分,通过由瑞士电信公司提供的光纤向两个设在村庄的接收站进行了传送,两个接收站相距大约18公里,光在18公里的光纤线路上要经过特殊设计的探测器,研究人员能够随时确定光从出发点到终点的“痕迹”。实验结果证实了每对相互纠缠的光被分开传送到接收站之后,它们之间仍然存在纠缠关系,通过对其中一个光的分析,科学家可以预测另一光的特征。他们发现,隐藏其中的量信号从一个接收站传送到另一个接收站仅仅需要一百万兆分之一秒,由此推算:纠缠粒之间量信号的传输速率至少是光速的1万倍。2016年8月16,“墨号”量通讯卫星成功发射,潘建伟科学团队开展的“地对空、空对地”的纠缠实验不仅在世界上首次实现了卫星与地面的远距离量通信,进而演示广域的量通信络,他们还将通过超远距离的纠缠实验来解答和验证量的“非定域性”等量物理学的一些基本原理。

  正如量纠缠理论所预言的那样,两个、或两个以上纠缠的光能够同时发生量态的改变,纠缠粒之间的信息传输方式超出了经典物理学、甚至超出了现有量物理学的解释。为了解释量纠缠现象背后的作用机理,我们能不能引入“纠缠辐射”的概念,就像在引力现象中存在“引力辐射”,在电磁相互作用中存在“电磁辐射”一样,在量纠缠现象中也许存在“纠缠辐射”。如果引入的概念是正确的,那么根据“等效原理”,就像在“引力辐射”中隐藏了引力和引力能,在“电磁辐射”中隐藏了电磁力和电磁能一样,也许在“纠缠辐射”中同样隐藏了“纠缠力”或“缠力”,隐藏了“纠缠能”。就像引力是一种力的形式,引力能是一种能量的形式;就像电磁力是一种力的形式,电磁能是一种能量的形式一样,“纠缠力”或“缠力”也许是一种力的形式,“纠缠能”或“缠能”也许是一种能量的形式。在我们以时间方式存在于其中的自然世界存在多种多样的力的形式,存在各式各样的能量形态,“纠缠力”可能是其中一种奇特的力,“纠缠能”可能是其中一种奇异的能量,自然存在和表现的多样性和丰富性超出了人类的想象。“我是演家”的马云根据大数据时代的技术变革,只能预测今后30年人类技术和经济发展的图景,而作为杰出科学家的霍金一会儿预测地球人在未来的1000年会遇到威胁,一会儿预测地球人在未来的100年会遭遇难以想象的危险。未来的科学家能不能通过量纠缠原理及时了解在河外星系发生的天体事件?比如:一颗“漂移”在河外星系的“第二个地球”被一颗火烈的恒星吞噬。

  本作者作为一名科学哲学的思考者有两个“基本问题”需要求教中科院和中科大的量物理学家,其一:如果“纠缠力”或“缠力”是一种电磁力、或引力,“缠力波”是一种电磁波、或引力波,那么“缠力”、“缠力波”、“缠力能”、“缠粒”的传输速度为什么超过了光速,根据狭义和广义相对论的解释,电磁波和引力波的传播速度不可能超过光速。如果“缠力波”是一种电磁波,或者是一种引力波,并且“缠力波”的传播速度大大超出了光速,那么我们如何以“突变原理”来解释电磁波、或者引力波在纠缠现象中的突变性?其二:如果“纠缠力”或“缠力”不是一种电磁力、或引力,“缠力波”不是一种电磁波、或引力波,那么从“缠力”、“缠力波”、“缠力能”、“缠粒”的传输速度超过了光速的实验结果来分析,它们可能是一些个我们未知的新物理量。本作者向量科学家提出了两个问题,这的确有点像盘旋在物理学家头顶上的“两朵乌云”,如何“吹散”这两朵乌云可能导致“新物理学”的诞生,就像在19世纪末、20世纪初盘旋在经典物理学山峰上的“两朵乌云”导致了相对论和量力学的诞生一样。在量纠缠现象中包含了“新物理学”的要素,比如:如何解释量信息传输的超光速性?如何理解处于纠缠态的一个粒能够“不动声色”地影响另一个粒的行为?这种调节量纠缠行为的“无形之手”究竟是“上帝之手”?还是“自然之手”?潘建伟院士在2017年5月24日为庆祝浙大建校120周年而举办的“求是讲座”上如此回答了学生们的提出:如果有一天遇见了外星人,自己问的第一个问题将是量纠缠如何发生。

  (邓如山2017-6-14邮箱:deepmind_123@163.)

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