如何理解量子纠缠，量子叠加和量子塌缩

作者：弦中子 本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

量子力学苦涩难懂，很多人都避而不谈，今天我就冒天下之大不韪聊一下量子纠缠，量子叠加及量子塌缩。

大家对量子力学最熟悉的可能是爱因斯坦和波尔的一段对话，爱因斯坦说：“上帝是不掷色子的"。波尔又驳道："别去管上帝能做什么"。爱因斯坦和波尔是上个世纪的两位科学巨人，他们争论的就是量子力学。

爱因斯坦最伟大的成就是发表了《相对论》，改变了人类的时空观，在爱因斯坦之前，人们都认为时间和空间都是绝对的，时间和空间对任何运动的物体都是平等的，你在天上飞是一天，我在地上走也是一天，你从地球坐火箭飞到月球是38万公里，我从地球坐飞机飞到月球也是38万公里。但爱因斯坦的《相对论》却告诉我们：你在地上过了一天，我在天上可能只过了半天，你去月球是38万公里，我去月球却可能只有10万公里。这就是著名的尺缩钟慢效应。

虽然爱因斯坦认为时空是相对的，但他和牛顿一样认为万事万物都是有序的，一切都有机可循。然而量子力学却告诉他：量子你不看它时，它可能在这里，也可能在那里，还有可能既在这里又在那里。相信很多人都像爱因斯坦一样无法接受这个观点，所以爱因斯坦才对波尔说：上帝不会掷色子。

科学家在观测量子时发现量子状态无法确定，量子在同一时间可能出现在A地，也可能出现在B地，或可能同时出现在不同的地方。量子在某个位置出现是概率性的，并没有确定性，这就叫量子叠加态。一对关联粒子，如果改变其中一个粒子属性，另一个粒子不管相距多远都会瞬间改变，这种信息的传递不需要时间，这叫量子纠缠。当你不观测量子时，量子处于叠加态，当你观测量子时量子表现出唯一状态，这就量子塌缩。

有一个非常有名的思维实验：薛定谔的猫。把一只猫和一个放射源一起装进一个盒子，放射源会随机放射出粒子触发盒子里的机关释放出毒气，如果放射源没有放射粒子，猫就是活着的，反之猫就是死的。当我们不打开盒子时，猫处于死和活的叠加态，猫既是死的也是活着的，当我们打开盒的那一瞬间，猫的生死才确定下来。这个思维实验是对量子行为通俗的比喻，这只不死不活的猫体现出了量子无比怪异的行为。

到现在为止也没有哪个科学家能理解量子的怪异行为，但量子力学却为现代科学做出了巨大的贡献，无数的证据证明量子力学是正确的。

《相对论》是正确的，量子力学也是正确的，它们之间真的存在矛盾吗？《相对论》和量子力学就不能互补？两者是否可以统一？

今天我们就来聊一下《相对论》和量子力学之间问题，看看是否可以在它们之间架起一座桥梁。

熟悉《相对论》的人一定知道时间和空间都是相对的，物体的运动速度越快时间流逝就越慢。空间在运动方向上就压缩的越短。当运动速度达到光速时，时间就会停止，空间就会从三维压缩成二维。那么对于光而言，它的速度达到了光速。时间是停止的，我们过了一天，光只过了零秒，我们过了一年，光还是过了零秒，宇宙过了137亿年，光依然是零秒，对光而言时间永远是静止的。同时，对光而言宇宙中一切的三维物体，小到一粒芝麻，大到一颗恒星，甚至整个宇宙都是二维平面的，空间对光而言是不存在。

我们看到太阳早上从东方升起，晚上从西方落下，我们看到先有人开枪后才有人中弹，但对光而言，这一切都是同时发生的，太阳同时在天空的任何位置，开枪和中弹也是同时发生的，这就是本人根据《相对论》提出的因果同时性原理。

如果我们把光的世界定义在能量世界，那么我们就处在物质世界，物质世界的时间和空间对于能量世界是不存在的，因果具有同时性。

什么是量子？量子就是能量粒子的简称，量子就是一团相对静止的能量。我先来教大家如何理解量子。我们也来做过思维实验，假设我们可以站在黑洞边缘，这时从远处射过来一束光，由于黑洞巨大引力使光无法逃离，这束光只能围绕黑洞旋转。在我们看来，这束光是不是变成了一个粒子？是不是从光速运动的能量变成了相对静止的物质？

有了因果同时性原理我们再来理解量子行为，你就不会觉得它怪异了。

能量世界和物质世界相差一个光速，时间和空间相对不存在。量子世界的一天也好，一年也好，对我们而言都是同时的，量子世界的次序对我们而言没有意义。对我们而言量子世界的时间是叠加在一起的，所以量子处于叠加态。

量子世界的空间对我们而言同样也没有意义，一对纠缠量子之间不管相距多远，花了多长时间来传递信息，对于我们而言都是同时发生的。这就是为什么量子纠缠不需要时间。

由于量子世界的对我们而言不存在三维空间，一切物质都是二维的，我们把一个三维球压缩成一个平面圆，我们就会发现这个圆上物质的分布不是平均的，而是从边缘到中间物质密度越来越大，以波函数的形式分布。同样，假如一个量子做的是圆周运动，对我们而言它只是概率性的出现在某个地方，圆周运动的概率刚好是正弦波函数。

当我们不去观测量子时，量子处在叠加态，当我们观测量子时，就在量子的时间轴上取了一个值，这个时间只对应着量子的唯一状态，我们这种观测行为导致了量子叠加态塌缩。

由于量子世界相对我们处在叠加态，量子世界的时空对我们而言不存在，我们的观测行为只是在量子世界的时间轴上取了一个特定值，所以我们就有可能先观测到结果，反观测到原因，但不要误以为量子世界是先有结果后才有原因的，量子世界的先果后因只是我们的观测现象。

有没有直接证据证明这个理论呢？有的，那就是有位获得诺奖的华人科学家在观测电子时发现电子有半径没体积，是二维的。其实如果他观测光也会发现光同样有半径没体积，这需要本人的理论解释，本人有一套完整的理论《旋进场论》可解开一切的本质，有兴趣的可以翻阅本人之前发表的文章。