本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
簡而言之，深不可測：這就是科學中偉大發現的定義。從相對性原理到自然選擇進化論，支配我們世界的概念實際上並不難陳述。它們的含義和暗示——嗯，那是另一回事。量子糾纏也是如此。糾纏是有史以來最重要的發現之一，其描述相當簡單，但尚未得到任何認真的理解。物理學家甚至還沒有從這種現象的存在中回過神來。
我和我的同事約翰·馬特森和瑪麗·卡梅萊克一起，在《大眾科學》的電影大師埃裡克·奧爾森的幫助下製作的兩部分影片，戲劇化地展現了糾纏。第一部分用比喻的方式呈現它；第二部分將在物理實驗室中展示真實的麥考伊。這部影片沿著過去幾十年中發生的原始科學論證的簡化版本的穩步進展的腳步前進。不僅理論得到了簡化，實驗裝置也得到了簡化。它現在可以放在客廳的邊桌上，並很快應該成為大學物理課（面向詩人）的標準練習。
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糾纏的基本點是，空間上分離的位置的物體的行為是隨機的，但又是協調的。兩個（或更多）粒子表現為一個不可分割的系統，無論它們相距多遠。事實上，即使說“粒子”的複數也是錯誤的；我們把它們看作是獨立的個體部分，但它們擁有無法分割的集體屬性。在 20 世紀 30 年代，阿爾伯特·愛因斯坦認為，為了讓糾纏粒子以這種協調的方式行為，要麼它們的行為必須預先編排好，要麼它們必須在飛行中偷偷地互相影響。這種影響不能透過中間空間傳遞——正如愛因斯坦所說，這將是“遠距離的幽靈般的行為”。三十年後，物理學家約翰·貝爾設計了一個實驗，排除了第一種可能性，留下了令人毛骨悚然的幽靈現象作為自然界的事實。
影片中的前兩個紙牌魔術展示了愛因斯坦設計並在與鮑里斯·波多爾斯基和內森·羅森合著的一篇著名論文中發表的基本思想實驗。第三個魔術展示了貝爾的闡述。他的基本見解是，編排一個簡單的行為模式很容易，但要預先安排一個足夠複雜的模式是不可能的。順便說一句，如果你的朋友聲稱自己有通靈能力，你可以使用貝爾的方法。問一些正確型別的問題，除非他們真的有通靈能力，否則沒有人能夠回應。當然，人類沒有通靈能力。但是粒子確實擁有心靈感應的能力，儘管這種能力非常有限。
一些技術細節：為了說明這個想法，我們忽略了機率在實際實驗中起到的作用。如果約翰和我真的要利用糾纏，我們會產生一對糾纏光子，他拿走一個，我拿走另一個，然後我們每個人都會讓自己的光子透過一個偏振濾光片，看看它是否從另一側出現。影片中“左”或“右”牌的選擇將對應於偏振器的方向。對於約翰，“左”是 0 度；“右”是 45 度。對於我，“左”是 22.5 度；“右”是 -22.5 度。假設沒有實驗缺陷，對於所有可能的方向排列，我們都看到相同結果的機率約為 85%，除非我們都選擇“右”，在這種情況下，機率約為 15%。試圖模仿糾纏的作弊者最多隻能達到 75%。
我趕緊提到，一些物理學家和物理哲學家懷疑幽靈般的行為是否真的發生——對他們來說，粒子並不比人類更通靈。但即使在這種情況下，也必須發生一些同樣奇怪的事情，才能產生幽靈般行為的錯覺，例如大量平行宇宙、來自未來的訊息，或對現實的根本整體的看法。沒有辦法完全避免這種怪異。研究人員還在爭論，糾纏是否在精神上（即使不是在字面上）與愛因斯坦的狹義相對論相沖突，正如大衛·阿爾伯特和裡夫卡·加爾欽在我們2009 年 3 月的封面故事中所討論的那樣。
拋開糾纏的含義不談，關於這一現象本身還有很多有待了解。一個大問題是，為什麼即使糾纏普遍存在，我們也沒有在日常生活中注意到它。量子物理學家達戈米爾·卡茲利科夫斯基 最近提出了一種新的方法來解決這個問題。具有諷刺意味的是，答案可能在於糾纏的普遍性掩蓋了它。
為了進一步解釋糾纏的含義，我們還邀請了量子物理學家弗拉特科·韋德拉爾和物理學家歷史學家大衛·凱澤來描述量子糾纏被接受的漫長而曲折的道路。從某種意義上說，糾纏非常奇怪，我們希望我們的影片不會揭開它的神秘面紗，而是使其更加神秘。