二十世紀最偉大的物理學家愛因斯坦在生前和身後是一位備受爭議的科學人物，一些科學家和科學史家認為他的物理理論對了，另一些科學家和科學史家則認為他的物理理論錯了。我們從近幾十年的天文觀測和物理實驗成果中發現，幾乎所有與廣義相對論有關的天文觀測成果都無例外地證實“愛因斯坦對了”，幾乎所有與量子論有關的物理實驗都無懸念地證實“愛因斯坦錯了”。愛因斯坦對引力現象進行了非經典論、或廣義相對論的解釋，現代天文觀測成果基本證明了對引力現象的相對論解釋是正確的；愛因斯坦對量子效應進行了經典理論、或牛頓時空觀的解釋，現代物理實驗結果基本證明了對量子效應的經典物理解釋是錯誤的。
麻省理工學院、維也納大學等研究機構的物理學家在一項“最遙遠光子”的實驗中為量子糾纏的非經典解釋提供了迄今最強有力的證據，他們的實驗利用了遙遠的天體——類星體發出的古老光線。從地球上看的類星體像一顆發出明亮光線的恆星，類星體實際上是一個能量巨大、十分活躍的早期星系核，核心的超大質量黑洞被周圍的恆星群覆蓋。麻省理工和維也納大學的科學團隊之前使用600年前的光子來檢驗它們之間的關聯，團隊成員在600年前發生的光子糾纏中找到量子力學的解釋，他們排除了經典力學解釋的可能，對量子糾纏現象的量子和經典力學的解釋符合哲學物理論的“差異原理”，例如：經典物理的解釋強調量子相互作用的“現實性”、“定域性”、“隱變量”，而量子物理的解釋強調量子相互作用的“非現實性”、“非定域性”、“非隱變量”。科學團隊在成功的基礎上將古老光子從600年前延伸到78億年前和122億年前發光的類星體，測量600光年以外的恆星發出的光子，團隊成員使用了小型的光學望遠鏡，而觀測78億和122億光年以外的類星體發出的光子，團隊成員使用了大型的光學望遠鏡，他們測量了3萬對光子的物理參數，從中分析遙遠類星體發出的光子和它們的相關性。
科學團隊從遙遠光子對發現的關聯性遠遠超過“貝爾不等式”設定的極限值，這意味著如果對光子糾纏的經典性解釋正確，那麼這種經典安排的機制必然發生在古老類星體發出這些光子之前，以往的觀測實驗將古老光子發生糾纏的時間推到600年之前，現在的觀測實驗將糾纏時間推到78億年和122億年之前。麻省理工學院的物理學家阿蘭·古斯是發表在《自然》雜誌上論文的共同作者之一，他根本不相信一場物理學的“陰謀論”能夠發生在一百多億年以前，遙遠類星體產生的光子關聯性不可能有經典性的解釋，考慮到地球的年齡大約有45億年，任何與量子力學不同的替代性機制就會發生在地球的形成之前。物理學家約翰·貝爾在20世紀60年代提出著名的“貝爾不等式”，他計算了一個理論的極限值，如果超過了這一極限值，那麼對粒子的相關性不能應用經典物理的解釋，取而代之的是量子物理的描述。
有一些物理學家強烈質疑“貝爾法則”對量子相關性的判定標準，他們提出了驗證貝爾不等式“漏洞”的測試，在貝爾法則的“三個漏洞”中，最難驗證的是一個被物理學家稱之為“選擇自由”的漏洞，它指的是一些隱蔽的經典物理變量可能影響實驗人員的選擇，有一種實驗結果“事先安排”的可能，讓本來是經典的物理法則表現為一種量子的物理法則，麻省理工大學和維也納大學的科學團隊對遙遠光子的檢測就是為了消除貝爾法則某種“選擇自由”的漏洞。科學團隊將他們的實驗定義為“無漏洞貝爾檢測”，對遙遠類星體發射光子的關聯性檢測表明，愛因斯坦對量子糾纏定域性的經典解釋是錯誤的，他一直反對和嘲諷對量子糾纏現象作非定域性的量子解釋，而將量子糾纏的非經典解釋稱之為“詭異的超鉅作用”，一對相互糾纏的粒子即使被分割成兩個獨立的粒子，無論它們之間的距離多麼遙遠，比如：一個在銀河系的這端，另一個在銀河系的那端，其中一個粒子物理參數的改變能夠同時影響另一個粒子，或者在糾纏粒子之間產生了詭異的“協同作用”，很多站在愛因斯坦立場上的科學家不相信粒子之間有如此怪異、隨機的聯動。
中科大多光子的量子實驗與麻省理工、維也納大學遙遠光子的量子實驗“並駕驅”、“相得益彰”。中科大的潘建偉團隊近幾年在攻關實驗中不斷刷新光量子比特糾纏數目的世界紀錄，他們“領跑”了多光子糾纏的量子實驗，潘建偉團隊實際上是在不斷地超越“自我”，連續打破團隊自身創下的記錄，他們已經率先實現了五光子、六光子、八光子、十光子的糾纏，最近在國際上首次完成了18個光量子比特的糾纏，實現了到目前為止最大數目光子糾纏態的製備，這項成果可以應用到大尺度、高效率的量子信息技術。通過調控多個光子的偏振、路徑和軌道角動量三個自由度參數，潘建偉團隊實現了更多數量的光子糾纏。
中科大和麻省理工、維也納大學科學團隊最近取得的突破性成果肯定了量子力學“哥本哈根學派”的解釋，否定了量子力學愛因斯坦和薛定諤學派的解釋。愛因斯坦和薛定諤都是量子力學的創立者，需要指出的是，兩位科學巨匠不是反對量子力學本身，而是反對量子力學以波爾為代表的哥本哈根學派的解釋，薛定諤最早提出“量子糾纏”概念，他用這個詞條來嘲笑哥本哈根學派對量子行為解釋的可笑之處和荒誕性，人們早已忘記薛定諤提出的帶有挖苦和貶義的詞條，卻非常奇特地記住了薛定諤的思想實驗——“薛定諤的貓”。愛因斯坦同樣指出了波爾對量子行為解釋詭辯的不合理性，他為此提出著名的“EPR佯謬”，希望通過消除波爾解釋的悖論來奠立量子行為的經典解釋。貝爾在1964年創建“貝爾不等式”的目的也是為了揭示量子行為的怪誕，消解量子理論的悖論性，然而事與願違，一系列的量子實驗證明了貝爾不等式並不存立。
二十世紀和二十一世紀的偉大物理實驗似乎都與愛因斯坦的名字有關，這是愛因斯坦思想的詭異、神奇之處，肯馬和否定他的相對論和量子論都可能獲得物理諾獎。中科大和麻省理工、維也納大學科學團隊雙雙邁出了贏得物理諾獎的步伐，一個在最多的光子數目，一個在最古老的光子實驗項目證實了量子糾纏的發生，或者兩種類型的量子實驗符合哲學效果論的“等效原理”。作為關心科學進步的中國網民，我們希望潘建偉團隊首先摘得物理學諾獎，中科大的潘建偉團隊不僅研究了量子糾纏的基礎性科學問題，而且光量子糾纏實驗具有在量子通訊和量子計算機領域極為廣泛的應用前景，著眼於從長遠的科技圖景，潘建偉科學團隊的成果有助於量子計算機和量子網絡技術的成長。受到“廣義測不準原理”的約束，我們目前不能準確地預測最多的光子糾纏數目，不能準確地預言最遙遠光子的距離，但是，我們可以粗略地展望下一個階段的探測目標，中科大的科學團隊可能將糾纏光子的數量擴大到數十個、數百個、甚至更多，麻省理工和維也納大學的科學團隊可能將糾纏光子的發生源擴大到130億光年的類星體、擴大到宇宙微波背景輻射時期的光子、甚至擴大到宇宙誕生時刻的原初光子。
宇哲手稿：鄧如山
時間：2018-8-28
（ Verifying quantum entanglement from the Maximum possible quantity and the most distant photons. ）
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