量子纠缠（交界译丛）

基于定域性和实在性为代表的常识观念，我们会认为，无论我们观察与否，物体有其自身属性，而且对其中一个的观察不会影响到另一个。但是量子纠缠这个概念打破了这一常识。在本书中，作者以轻松幽默的笔调，借助丰富有趣的假想实验案例简化了一些经典研究对量子纠缠问题的探讨，涉及诸如定域实在论、贝尔不等式、偏振、时间膨胀等概念，将物理学家为理解量子纠缠而提出的诸种假说展现在读者面前，从而帮助非专业读者一窥理论量子物理之门径。

作者简介：

杰德·布罗迪（Jed Brody），埃默里大学物理学高级讲师，教授关于量子纠缠的跨学科课程。另外，还从事科幻小说的写作。

译者简介：

慕尼黑工业大学硕士，瑞士洛桑联邦理工大学光电子物理博士，多篇文章发表于Nature、Physics等国际核心刊物。曾在德国马克斯普朗克量子光学研究所，现在西湖大学从事研究工作。

前 言 1

简 介 5

第一章  量子物理的负空间 13

第二章  实验挑战哲学观点 31

第三章  纠缠的光 43

第四章  对日常假设的严格反驳 59

第五章  与相对论和解 111

第六章  直接观察是唯一现实吗？ 133

词汇表 161

注  释 165

延伸阅读   171

索  引 175

量子力学描述原子、光子、电子等微小物体的行为（还有它们不同寻常的行为）。电子的尺寸虽小，却很重要。电子是化学键的黏合剂，量子物理帮我们理解这些化学键如何让金属、塑料、皮肤以及各种其他材料聚拢成型。电子还是计算机芯片的命脉，工程师运用量子物理来设计更快、更小巧的器件。量子物理无论用到哪儿，都是准确无误的。

量子力学最让人惊叹的倒不是它既准确又好用，而是它肆无忌惮地碾压我们的常识。量子物理挑战着我们对现实本身的基本理解。不过要说起来，量子物理的出场真够平淡无奇的，不过是因为当时人们想解释一些枯燥的量化数据。

举例来说，氢气能发射四种颜色的可见光：紫、蓝、水绿、红。物理学家仔细测量了这四种颜色的光的波长，它们分别是：410纳米、434纳米、486纳米、656纳米。出现这四个特定数字必然是有原因的。但到底是什么原因呢？这让物理学家抓耳挠腮。到了1885年，有一位物理学家提出了一个方程，这个方程能满足所有这四个波长，但是对于这个方程没有解释。它单纯是一个经验的方程式，并没有理论的支撑。

直到1913年，尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）提出了能解释这四个波长的理论。他声称，氢原子里的电子受到一定能量的束缚。电子无法平顺地得到或失去能量，它们只能从一个能量级“量子跃迁”（quantum leaps）到另一个能量级。每当电子从一个能量级跌落到更低的一个能量级，它就会以光的形式释放能量。单次量子跃迁所发射的光被称作一个光子。每个光子都有特定的波长，它是光可量化的最小单位。推而广之，我们把某个事物可量化的最小单位称作量子。

这些新出现的量子概念，还能用于解释另外两个神秘现象。马克斯·普朗克（Max Planck）用它解释了热物体所发出的光的波长，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）用它解释了光子如何撞落金属表面的电子。然而，随着量子物理学积累了越来越多的成功案例并日渐成熟，它开始暗示现实的基础本质蕴藏着深层奥秘。

埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）提出了量子力学的基本方程，随后于1926年发表，这个基本方程处理了概率问题：一个电子有多大可能出现在这个地方或那个地方。我们对概率并不陌生；扔硬币的结果也能用概率表示。不过一旦硬币落地，哪面朝上就是一个客观事实了，无论有没有人看到。有别于这种我们对客观事实的常规理解，初来乍到的量子理论开始暗示：未被观察的粒子本质上不可知或不确定。面临这一难题，薛定谔也免不了抱怨起该方程的弦外之音，即便这方程还是他自己提出来的。