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宇宙的洪荒之力

一百多年前，量子力學的祖師爺波耳說：「如果你沒有被量子力學嚇到，那你肯定不懂量子力學。」
愛因斯坦：「我思考量子力學的時間百倍於廣義相對論，但依然不明白。」
造出第一顆原子彈的費曼更直接：「我可以有把握地說，沒有人懂量子力學！」
學了一百多年的量子力學，我們今天懂了嗎？
「墨子號」首席科學家、中國量子通訊第一人潘建偉曾說：「只要我搞清楚為什麼會有量子糾纏，馬上就可以死。」
朝聞道，夕死可矣。一代又一代科學家，就是以純粹的好奇心，為科學「死去活來」。
接著潘院士說：「但現在不能馬上搞清楚，所以我又希望活得很久……」
考慮到潘院士今年才五十歲，這句話似乎暗示著，我們五十年後都不一定能搞懂量子了。

這些專家說的「不懂」，可不是小學生學不會四則運算的那種「不懂」。我們已經搞清楚微觀世界的所有基本規則，建立強大的數學模型，算出來的理論預測和實驗結果分毫不差。但我們只是拿到使用說明書的孩子，對其意義和目的一無所知。

不過，科學家在應用量子理論的同時，從未放棄對本質的探索。現在，愈來愈多線索顯示，量子糾纏的背後，可能隱藏著一個巨大的祕密。

二○一三年，弦論達人胡安．馬爾達西那（Juan Maldacena）和理論物理學家李奧納特．色斯金（Leonard Susskind）發現，量子糾纏和蟲洞在數學模型上非常相似。他們猜想，量子糾纏也許就是微型蟲洞，除了大小懸殊外，沒有本質區別，這個猜想被稱為ER=EPR。

ER 是Einstein-Rosen 的縮寫，代表愛因斯坦－羅森橋，一種不可穿越的蟲洞；EPR（Einstein-Podolsky-Rosen）是愛因斯坦－波多爾斯基－羅森弔詭，代表量子糾纏。量子糾纏和蟲洞具有兩個相同特性：
一、雖然有暫態連接，但無法用來傳送資訊。
二、不能透過定域操作和經典通訊創造。

如果「ER=EPR」的猜想正確，我們可以先製造N對糾纏粒子，把它們一對對分開，分別運到相隔萬里的地方。當它們分別坍縮成黑洞A和B，組成這兩個黑洞的所有粒子之間仍保持著糾纏─ 這就是蟲洞，兩個黑洞間大號的量子糾纏。反之，微觀粒子的量子糾纏就是小號的蟲洞。量子糾纏最神祕的現象「超距作用」，其實沒有超越光速，而是像蟲洞穿越時空。這就是孿生粒子能夠異地千里，同呼吸、共命運的真正原因。

蟲洞黑洞A黑洞B粒子A粒子B量子糾纏二○一○年，馬克．范．拉姆桑克（Mark van Raamsdonk）在其獨立研究中，發現更為驚人的線索。

拉姆桑克建立一個三維宇宙模型，與真實宇宙類似，這個模型宇宙內部的粒子同時存在量子糾纏和萬有引力。他在數學上證明，一旦去掉模型中的量子糾纏，時間和空間就會被打亂成碎片。拉姆桑克意識到，正是無處不在的量子糾纏，像建築物的鋼筋結構一樣，把本應支離破碎的時空編織成整體。他說：「我當時覺得理解此前從未有人解釋過基本問題的某些實質─時空的本質是什麼。」

有進一步實驗證據前，我們無法評價這些純粹基於理論的猜想到底可不可靠。但令理論物理學家心跳加速的是，各條獨立的線索似乎指向同一個寶藏。找到它，發現量子糾纏真正的祕密，就有可能理解在開天闢地、宇宙洪荒的大爆炸時刻，宇宙是怎樣被建造出來的。正如惠勒所言：「未來的物理學應當來自我們對量子理論的更深入理解。」為了傳說中的One Piece（《海賊王》的一種寶藏），身懷絕技的人們紛紛踏上量子時代的大航海之路。

有人說：哲學家只是用不同方式解釋世界，而問題在於改變世界。其實，科學和文明的高度，取決於我們對世界理解的深度。

透過認識和理解世界，猿人把手中的石塊換成自然規律，擁有改天換日的力量。當一群不食人間煙火的理工男在實驗室熱烈地爭論原子模型時，誰能想到三十年後廣島在火海中的哭喊？

自從一九○○年普朗克發明「quantum」這個詞至今，量子終於從哲學辯論會的題材，變成魔法般的黑科技。基於量子糾纏，可以造出比現在快一億倍的量子電腦；而超距作用和貝爾不等式，則把量子糾纏變成加密通訊領域的終極武器。

改變世界的時刻，真的到了。

書名│《一次搞懂量子通訊》
作者│神們自己
出版社│時報出版
出版日期│ 2021 年9 月