| 再繼續前一節的實驗，石頭爆炸後，3個孫悟空朝不同方向飛出。在互相距離很遠很遠之處分別被3位神仙抓住。這個“很遠”的意思就是說它們之間是沒有可能互通消息的，每個孫悟空被抓住前的一剎那，只知道抓自己的那個神仙用的是左眼還是右眼，並不知道別的神仙使用哪隻眼睛，但是，根據量子力學計算的結果，這3個孫悟空卻似乎能夠在最後一刻仍然協調地行動，使得神仙發光的結果總是符合兩條規則。 前面一節又說了，玉皇大帝了解了‘量子孫悟空’遵循的兩條規則之後，便作如下設想：所謂的‘量子孫悟空’恐怕也沒有什麼神秘之處。它們之所以能在相距很遠很遠的地方還能夠互相緊密關聯，並非它們有什麼‘超距心靈感應’，而是因為3個孫悟空在分離的那一霎那，都得到了一張約定表。表中給出了孫悟空被神仙抓住時的行動指令。 如果仔細考察研究一番上一講最後給出的那個指令表，就會發現，那個表能夠符合規則1，但是不能符合規則2。下面的例子則是反過來：能夠符合規則2，但是不能符合規則1。 
為大家方便起見，在此，將兩條規則簡單重複寫一遍： 規則1：如果一個神仙用左眼看，另兩個用右眼，那麼，有1或3個頭頂發光； 規則2：如果三個神仙都用左眼看，那麼，0或2個頭頂發光。 玉皇大帝想，不管怎麼樣，現在的任務就是要找出這樣一個表，讓3個孫悟空（經典的）按照表上的指令行動，使得既能符合規則1，又能符合規則2。這樣，不就可以解釋量子力學，也就是解釋那3個所謂‘量子孫悟空’詭異行為的原因了嗎？也就是說，情況有可能正是愛因斯坦所預料的：‘量子孫悟空’其實和‘經典孫悟空’是一樣的，只要有了那張表！咦，玉皇大帝尋找的那張表，不就是愛因斯坦所假設存在的‘定域隱變量’嗎？ 約定表的確就類似於定域隱變量，問題是，這樣的指令表存在嗎？ 還好，問題不難，我們可以很快地研究完所有可能的指令表。因為每個指令表中只有6個格子，每個格子或者有藍點，或者沒有藍點。所以，可能存在的指令表的數目只等於26=64。總共不過只有64種可能的約定表而已！ 玉皇大帝手下的計算官員很快就考察了這64種約定表。他們首先使用規則1，發現大多數的約定表都不能符合，只有下圖中的8種表才能符合規則1： 
現在，剩下的問題就是用第二個規則來檢查這8個指令表了。第一個，不行。第二、第三……，情況不樂觀，檢查的結果，8個指令表中，沒有一個能夠符合規則2！ 玉皇大帝有些迷糊了。這是怎麼回事呢？那就是說，找不到這樣一個預先給定的約定表，用它來對3個孫悟空定下行動指令，讓它們能夠在被神仙們觀察的那一瞬間，按照指令來調整金箍棒的旋轉方向，而使得結果符合規則1和規則2。但是，量子孫悟空的行動卻能夠很好地符合這兩條規則！對此，似乎只有一個唯一的解釋：量子孫悟空的行動不符合愛因斯坦在EPR論文中所定義的定域實在性。它們似乎總能夠在那最後一刻，互相高度協作地行動。為什麼能如此高協調地行動呢？再推論下去就使得玉皇大帝不禁也打了個寒蟬，因為好像有某種超過光速的作用要出現了。玉皇大帝記得愛因斯坦的相對論中有那麼一條，光速是不能超過的。愛因斯坦提出過警告：“如果量子力學是正確的，這個世界就有點瘋狂！” 作為世界的最高管理者，玉皇大帝可不喜歡這個世界瘋狂。 但是現在，好像用經典定域隱變量理論解釋不通這3個量子孫悟空的行為。當3個孫悟空距離‘很遠’被抓住時，它們好像不僅僅知道抓住自己的神仙用哪隻眼睛，而且也知道另外兩個神仙用哪隻眼睛觀察，否則，不可能總是表現出如此高度的協作性。 其實，上面的結論早在多年前的貝爾定理及其實驗證明之後，就已經既成事實了。不過，事關重大，況且，貝爾的理論和不等式又太複雜，玉皇大帝似懂非懂，不願意認同。這次的GHZ定理，太直觀了，它既不需要不等式，也不用統計方法，卻同樣地給出了與定域實在論不相容的結果。玉皇大帝不得不靜下心來分析這嚴峻的形勢，立即想到還有最後一根稻草：那兩條規則只是從量子力學的理論得出來的，如果量子力學的理論錯了呢？那一切問題就不存在了。所以，儘管GHZ等人的文章說得頭頭是道，也還是需要實驗的驗證吧？當然，玉皇大帝也知道，總的來說，量子力學的理論已經被實驗驗證了好幾十年近百年了。無論如何，再等待一次實驗吧！ 1996年，一個中國青年來到了奧地利維也納，這個音樂的王國，眾多著名的音樂大師的故鄉。不過，年輕的學子潘建偉不是要追隨約翰·斯特勞斯創造《藍色多瑙河》的足跡，而是跟着偉大的物理學家，量子力學創始人之一埃爾溫·薛定諤的步伐，大步踏進了維也納大學莊嚴雄偉而又美麗絕倫，像一座巨大博物館似的的校園。 
維也納大學是現存最古老的德語大學，高雅古典的文化氛圍、得天獨厚的自然風光，造就了無數個名人，包括20幾個諾貝爾獎得主。潘建偉在中國科技大學攻讀學士及碩士學位時，就感興趣於量子力學的基本理論問題，迷上理論物理。在維也納大學攻讀博士學位期間，他師從走在國際前沿的物理學家塞林格，短短的幾年內就在量子信息傳輸的領域內作出了一系列驚人的成果。 2000年，潘建偉等在《自然》雜誌發表文章，首次成功地利用三粒子糾纏態實現了GHZ定理的實驗驗證。此外，在此期間，潘建偉還和塞林格的團隊一起，還在量子隱形傳態方面作出了一系列重大突破。後來，潘建偉敏銳地洞察到量子信息這一學科未來必有大的發展，仿效老一輩的科學家，他回到了祖國，在他的母校中國科大，與郭光燦院士等，走出了自己獨特的一條研究道路。十年磨一劍，近幾年他們有關量子傳態方面的新成果振奮人心，捷報頻傳。此是後話，我們在最後一節還將談到。 2011年，因潘建偉的突出表現，41歲的他當選為當年中國科學院最年輕的院士。 讓我們再回到GHZ定理，以及bell定理，等的哲學意義上來。 面對着一次又一次的實驗驗證，玉皇大帝也束手無策，原來世界上果然有愛因斯坦所不可理解的“幽靈般的行動”啊！想起愛因斯坦的話，如果量子論正確，這個世界就有點瘋狂！對此，GHZ中的格林伯格說：“這個世界的確很瘋狂！”。不過，玉皇大帝見多識廣，還有很多別的招數。他想，量子力學也許是正確的，看起來使人感覺瘋狂是因為解釋的問題，到底應該如何來詮釋量子論呢？玉皇大帝研究了各種各樣的詮釋，感覺似乎全都不盡人意，不過覺得對一個理論有如此多種的詮釋，這在天下知識界中，除了量子論之外，恐怕也別無它哉，於是便將支持人數較多的幾大詮釋列在這兒，立此存照，以便後人查閱。 “哥本哈根詮釋”，主要由波爾和海森堡建立在互補原理、測不準原理、波函數塌縮等基礎上。曾經為大多數人所接受，長時間被捧為‘正統詮釋’。也是本系列文章所採用的基本觀點。 “多世界詮釋”，many-worlds interpretation，或簡稱MWI。1957年 Hugh Everett III提出，認為測量帶來的不是波函數坍縮，而是分裂成無限多個平行宇宙。每個宇宙都有一個確定的狀態，而我們只是在其中的一個特定宇宙。表面上看的優點是：薛定諤方程始終成立，波函數不坍縮，簡化了基本理論。但帶來了不停地分裂成無限多個平行宇宙的奇怪結論。 “系綜詮釋”，Ensemble interpretation，包括布洛欣采夫的系綜解釋和波普爾的傾向性解釋。多數人認為它與哥本哈根詮釋基本一致，但是它只承認量子力學的統計層面解釋，認為量子力學不能描述單個粒子自身的態，而只能描述一個統計系綜的狀態。 “隱變量詮釋”， De Broglie–Bohm的隱函數理論值得探索，因為它似乎將為世界恢復好的秩序。但是bell定理、GHZ定理等排除了定域隱變量的存在。非定域隱變量是否能存在，還是個未知數。 “交易詮釋”，transactional interpretation of quantum mechanics, TIQM，由Cramer於1986年提出。將量子交互作用描述為駐波，駐波是由延遲波(retarded wave)（順着時間行進）以及超前波(advanced wave)（逆着時間行進）的兩種波所構成。據說可解決幾個別的詮釋無法解釋的量子悖論。 “量子退相干詮釋”，很早被波姆提出，但直到上世紀80年代才被美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學家Wojciech Hubert Zurek完善和建立起來，引起越來越多的重視。 找到一個更優越的量子論詮釋始終是最令物理學家們期待的事情，或許這將是量子論今後發展中最具重大意義的理論問題。 參考質料： GHZ實驗驗證： J. W. Pan, D. Bouwmeester, M. Daniell, H. Weinfurter, and A. Zeilinger, "Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement," Nature 403 (6769), 515-519 (2000). 量子力學各種詮釋： "Generalized absorber theory and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox", published in Physical Review D , 362-376 (1980) "An Overview of the Transactional Interpretation of Quantum Mechanics", published in the International Journal of Theoretical Physics , 227 (1988) "Velocity Reversal and the Arrow of Time", published in Foundations of Physics , 1205 (1988). 對主要量子系統比較的瞎子摸象比喻： http://faculty.washington.edu/jcramer/PowerPoint/Boskone_0402.ppt 交易詮釋：Cramer J G. Rev Mod Phys, 1986, 58(3): 647 上一篇：GHZ定理 下一篇：量子計算機 | 
