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隨著我國經濟文化的飛速發展，我們的科學成果越來越多地湧現出來，好多曾經象牙塔中的專業名詞流入了尋常百姓的日常聊天當中。墨子號實驗衛星的上天，讓量子糾纏一詞迅速傳播到大街小巷，然而對於這樣一個專業的詞彙，很多人並不明了其中的物理含義，老郭想利用此篇文章，給大家科普一下，什麼是量子糾纏？
一、宏觀世界與微觀世界
所謂的宏觀世界就是我們看得見、摸得著的世界，這個世界是一個在物理學上中等尺度、中等速度、中等溫度……總之，物理量的值是在一個恰當的中間範圍的世界。而微觀世界是指我們看不到的分子、原子、電子等等微小粒子層面的世界。
隨著物理學的發展，當科學家們深入到了微觀世界之後，發現這個世界的規則與我們宏觀世界的規則不一樣。在微觀世界中，一切瞬息萬變，微觀粒子的狀態只有一個可能的、概率的結果。
所以，對於宏觀世界和微觀世界就總結出了兩種不同的方法：確定性方法與概率統計方法。實踐證明這兩種方法都是有效的，只是它們適用的領域不同。只不過，隨著薛丁格方程將概率引入了量子力學之後，經典物理學建立起來的決定論大廈轟然崩塌。
二、什麼是波函數？
在經典物理學中，質點的狀態可以用運動方程來描述，在任意時刻質點的位置和動量都是確定的。由於微觀粒子具有波粒二象性的特點，因此經典物理的方程不能用於描述微觀粒子的運動。量子力學中，為了定量描述微觀粒子的狀態，引入了波函數。
所謂的波函數，用Ψ（音：普西）表示，是一個坐標和時間的複函數，其絕對值（模）的平方對應於微觀粒子在空間某處出現的概率密度。波函數即不是粒子形狀的描述也不是粒子軌道的描述，這是很多科普作者常常弄錯的地方。波函數的出現代表著量子力學徹底擺脫了經典物理的束縛，成為了一門獨立的學科。
三、疊加態原理
如果Ψ1和Ψ2是體系的可能狀態，那麼它們的線性疊加Ψ=C1Ψ1+C2Ψ2（C1、C2是複數）也是體系的一個可能狀態，並且這種疊加可以推廣到很多態。當粒子處於態Ψ1和Ψ2的線性疊加態Ψ時，粒子是即處在態Ψ1，又處在態Ψ2。
如果我們不關心這段話的量子力學背景，這種情況在經典世界中是經常發生的，比如兩個水波的疊加，水波中某個點處的水其實是同時處於兩種狀態的疊加之中。
態的疊加當然不僅限於兩個波之間，也可以是無限制多個波的疊加。在量子力學中，疊加態意味著，一個微觀粒子可以同時處於多種狀態。這意味著，它可以既在這裡，又在那裡，同時處在波函數允許的所有位置上，直到我們進行具體測量的時候，疊加態突然結束，即波函數塌縮到一個特定的值，粒子就出現在對應的位置上。
四、量子糾纏
在微觀世界裡，如果我們把一個微觀系統（可以是一個原子，或者是一束雷射等等）用某種辦法把它們「切割」開分成兩個更小的粒子，則這兩個小粒子之間就會具有「心靈感應」的特點。即使它們之間相距再遙遠都會彼此感應到對方的狀態，並且是瞬間完成。
以光子的糾纏為例，一束紫外雷射被發射到一種特殊的晶體。接著，該晶體會釋放一對偏振方向相反的糾纏光子。如果我們發現處於甲地的光子偏振方向水平，則我們就知道另外一個光子的偏振方向是垂直的。在沒有測量它們之前，兩個光子處於疊加態，每種狀態都有可能發生，無法確定哪種狀態會發生。
五、量子糾纏沒有違背相對論
量子糾纏現象是一種超距作用。墨子號已經向我們證明，即使是在500公裡之外，兩個光子之間的量子糾纏仍然存在。愛因斯坦不理解量子糾纏，但是越來越多的實驗已經證明，量子糾纏是微觀世界最普遍的一種現象。
物理學家們的實驗表明，量子糾纏的感應速度的下限是光速的1萬倍。但這並不違背相對論中的光速極限原理，這是因為，相對論中的光速極限指的是一個有質量的物體不能通過加速的方式達到光速。而量子糾纏則完全不同，這種速度是感應速度，粒子的運動並沒有超過光速，不需要把粒子加速到光速以上。
目前，物理學家們並不清楚量子糾纏背後的機制到底是什麼，他們只知道量子糾纏是一種微觀粒子中客觀存在的現象。
結束語
量子糾纏只是量子力學為我們揭示的眾多微觀物理現象中的一個，但僅僅是這一個現象，就已經為我們打開了一扇通往未來的大門，比如量子隱形傳態、量子計算等等。我們在期待著科學家造出更強大的計算機的同時，更期待著能揭開更多的微觀世界的奧秘。今天的量子力學，不是物理學的終結，而是人類認識宇宙，認識自身的一個全新起點。