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如同許多量子效應一樣，纏結這種現象牴觸了我們對世界最根本的直覺，也可能危及愛因斯坦的狹義相對論。

撰文╱艾伯特（David Z Albert）、加千（Rivka Galchen）
翻譯╱張明哲

重點提要

■我們所經驗的宇宙裡，只有碰得到的東西才會直接受到我們的影響，因此這個世界似乎具有「局部性」。

■然而，量子力學透過「纏結」的性質，使兩個粒子不需中介就可互相同步，展現出超距作用。這是一種「非局部效應」。

■非局部效應不僅違反直覺，對狹義相對論也造成了嚴重的問題，物理學的根本為之動搖。

如果要移動一顆石頭，根據直覺，就是得去推它，或是拿一根棍子去碰觸它，或是下達指令，透過空氣振盪傳播到某個人的耳朵，叫他手持棍子去戳石頭，或是其他 類似的辦法；更直截了當地說，這直覺意味著東西要緊靠在一起，才能發生直接影響。如果A不在B旁邊，但卻能影響它，那效應一定不是直接的，而是以一連串事 件做連結，每個事件直接影響下一個，經由一段距離依序從A傳到B。每當我們以為找到了違反這項直覺的例外，結果總會發現並非如此，例如，扳開開關點亮城市 裡的街燈（但仔細一想這是透過電線傳遞的），或是聽BBC的廣播（但我們接著會想到這是透過空中的無線電波）。至少，在日常生活經驗裡，我們是找不到的。

我們把這種直覺的想法稱為「局部性」（locality）。

量子力學顛覆了許多直覺，但沒有一個比推翻局部性來得更意義深遠。而且它為狹義相對論（21世紀物理學的基石之一）帶來的危機，迄今未能解決。

量子力學挑戰直覺

回溯至量子力學發展之前，以及用科學來探索自然之初，學者相信，理論上這個物理世界可以藉著世界最小、最基本的物理元素，得到完整的描述。也就是說，把所有物理元素的小故事集合起來，就可以完整表達出這個世界的故事。

但是量子力學違反了這個信念。粒子集合體所表現出的真實、可測量的物理特徵，有可能並非個別粒子特徵的總和，甚至毫無關聯。例如，根據量子力學，我們可以 讓一對粒子相距恰好兩公尺，但是兩個粒子各自卻都沒有確切的位置。除此之外，「哥本哈根詮釋」這個理解量子物理的標準方法（於20世紀初經由偉大的丹麥物 理學家波耳加以宣揚，而後一代一代傳授下去）堅持，並不是我們不知道個別粒子的準確位置，而是這個答案根本就不存在。詢問單一粒子的個別位置，就像詢問數 字5的婚姻狀況一樣，是一個毫無意義的問題。這不是知識論（我們知道什麼）的問題，而是本體論（它是什麼）的問題。

物理學家說，以這種方式連結起來的粒子，會形成量子纏結。受纏結的性質可以不是位置：兩個粒子可以用相反的方向自旋，但沒辦法確定何者為順時針；或是確定 有一個粒子處於激發態，但沒辦法知道是哪一個。粒子的纏結和它們各自的位置、身份以及彼此的作用力無關，原則上，它們大可以是星系兩端的電子與中子。因 此，纏結讓物質以一種過去想像不到的方式產生密切關聯。

量子計算與量子密碼學是一種嶄新且潛力無窮的技術，而纏結則是幕後的推手。它們可以解決一些一般電腦實際上解決不了的問題，並且提供不會被竊聽、絕對安全的訊息傳遞方式。

然而，纏結似乎也造成一種極度詭異、強烈違反直覺的「非局部性」現象：不需觸碰（或觸碰連鎖動作的其中一步）就可能在物理上對某物造成影響。非局部性意味 著在美國愛荷華州打出一拳，可以打落在德州的人的牙齒，完全不需透過中間各州任何物體的協助，不需動到一顆氣體分子、電線裡的一顆電子或一束閃光。

除了這奇怪無比的特性，非局部性最令人擔心的是它對我們所知的相對論造成嚴重威脅。這個老問題在過去幾年終於得以進入物理研究的殿堂，並成為辯論重心，它或許終將使物理學的根基為之解體、扭曲、重塑、強化甚至崩壞。


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