王国文教授在量子力学打假中的妙喻

（沈惠川辑录）

    北京大学物理学院王国文教授长期从事量子光学研究，曾出版过一本《原子与分子光谱导论》（北京大学出版社，1985）。1990年4月的长沙会议（“全国量子理论基础问题暨Bohm学术思想研讨会”）上，我与王国文教授（还有首都师范大学物理系的谢国强教授、黄博文教授）同住一室，成为终身至交挚友。上世纪90年代，老王路经合肥，托人给我带来了一本他的大作《原子与分子光谱导论》（只可惜此书被校内一位中年教师“借”走了，“借”者认为王教授的书要比他手中的教材好出许多）。本世纪初，我有一年夏天出差北京，特地到他在中关村北大宿舍区的住处拜访他。我之所以要强调王国文教授长期从事量子光学研究并曾出版过一本《原子与分子光谱导论》这一点，是为了匡正某些量子力学哥本哈根学派人物诬蔑王国文教授是“民科”的谬论。（难道别人不赞成你们的哥本哈根观点就是“民科”？）

    众所周知，王国文教授长期以来对潘建伟、郭光灿所宣传的“量子信息远距离隔空传送”（现在改为“量子信息隐形传输”了）持批评态度。量子力学自己到底是“单个粒子”的还是“系综”的连它的创始人都搞不清楚，何来“远距离纠缠”？何来“隐形传输”？

    网上一个不敢留真姓实名的人“polik”竟然破口大骂王国文教授的文章是“垃圾”！潘建伟在网上留言说：“我的学生告诉你，这里有一些关于我的研究成果的质疑之处，我来了，想看看到底是什么内容，我也看完了，如果要问我有些什么话要说，我只想告诉你，国家给我的研究经费到目前为止也就300多万元，不及维也纳的老师义务支持我的1/10,科大每年给我的经费是10万，不及美利坚合众国的杂志支付的论文费的1/10，我想你所有的文章都是针对这些阿睹物吧，你可以继续，我也不会停止......我是潘建伟！”好像王国文教授对“量子信息隐形传输”的质疑、对“量子计算机”的质疑是看上了他的钱！真不知是什么心态！

    说一千，道一万，“量子计算机”造得出造不出才是硬道理。你造不出来（别拿“还需要三、四十年”这样的话来忽悠人，你能活“三、四十年”吗？）别人就有理由怀疑！何况，量子力学本来就有“诠释”方面的问题。

    王国文教授站在物理实在论的立场所撰写的文章逻辑严谨、思路清晰，而且语句幽默、比喻生动；胜过那些哥本哈根学派人物（或明知哥本哈根观点有问题但又摆脱不了多年来形成的思维定势的那些人）所写的矛盾百出、逻辑混乱、难于自圆其说的文章不知多少倍。

    我支持王国文教授对“量子信息隐形传输”的质疑、对“量子计算机”的质疑。以下是从老王的文章中摘录的，很能说明问题。

    链接：http://blog.sciencenet.cn/home.php?COLLCC=2041634532&mod=space&uid=212815

一．管道升的“我侬词”

元代有一首词，管道升的“我侬词”：

“你侬我侬，忒煞多情。情多处，热似火。把一块泥，捻一个你，塑一个我。将咱们两个一齐打破。用水调和。再捏一个你，再塑一个我。我泥中有你，你泥中有我。与你生同一个衾，死同一个椁。”

作为隐喻，现在我们设想把两口子赵孟頫和管道升的“灵魂”各割出一半，互相交换，并改名为“管赵孟頫”和“赵管道升”，他们不就互相纠缠起来了吗。管先死，赵伴管的魂也跟着死，但赵未受远距鬼魅作用，而是管伴赵的“阴魂”不散，这是量子纠缠的极好写照。这好比，在非线性光学晶体（例BBO）中一对初级波包不仅各被分割成含峰片和不含峰片，还有那不含峰片的交换，从而形成纠缠光子对。如果对赵孟頫和管道升编号1和2，对新改的名“管赵孟頫”和“赵管道升”编号S1和S2，则如爱因斯坦所说：“体系S2的实在状况与我们对那个空间上同它分离的体系S1所采取的行动无关。”这里要指出，最近丹尼尔·撒拉特（D. Salart）等在《Nature》上发表的论文“检验‘远距鬼魅作用’的速度”（10天后改为“检验远距鬼魅作用”）无科学意义，哪来的远距鬼魅作用，他们也像潘建伟组常利用的，拿荒谬的贝尔型不等式的违反做证据。请读者不要轻信“首次验证量子信息传递超光速，爱因斯坦错了”那种消息。

二．爱丽丝和鲍勃的面团

关于量子隐形传态，可以杜撰一个形象的比喻，先把一个大面团对半分成两个，比作两个量子，把其中一个发给爱丽丝，把另一个发给鲍勃。现在有位柯莱儿要把一个馒头送给鲍勃，爱丽丝需要做的是，把这馒头放进量子传真机与她的面团进行某种联合操作，此时假如指示器上报告操作得到某个结果，则她打电话把这个结果告诉鲍勃，那时鲍勃在他的接收机上只要按一下相应的按钮令做一个简单的操作，就有一个由面团变成的馒头到手了。更有甚者，潘建伟说：“为什么我们不可以大胆一些，不可以想象：由各种各样分子组成的人，也可以在瞬间，带着他所有的记忆，带着他的品质，带着他的痛苦和欢乐，甚至包括感冒，传输到遥远的地方？”（《中国青年》2004-12-30）

三．龙风双胞胎的变性手术

我们用一个比喻来说明所谓的非定域作用。假如在北京有许多龙风双胞胎，把第一对中的G1留在北京，把M1送到上海，把第二对中的M2留在北京，G2送到上海，等等。如果把双胞胎比作纠缠的量子对（量子双胞胎），假如对北京的任意一个婴儿做性别手术，比如把G1做成女孩，由于“存在”非定域作用，那么上海的同胞M1就会瞬间变成男孩。专家们认为这并非荒谬，因为手术前“量子双胞胎”各自的性别均依赖于对方而处于不确定状态。一本名家所著教材中是这样写的：“一旦对其中一个粒子做自旋取向测量，使其产生坍塌，比如向上，则另一粒子虽然处于遥远而未知的地方，也将瞬间同时发生自旋态朝下的坍塌。” 他们认定有非定域作用，但并不讳言那是一种尚不清楚的神奇力量。

四．悟空窃喜专家们认虚为实

让笔者杜撰一个幽默故事。北京要派孙悟空立刻去深圳任动物园园长，巧遇特大台风和洪水，一切交通中断。幸好两地都有隔空传物专家以及有双胞胎猴子可以帮助解决问题，这对猴子，一只在北京，另一只在深圳，都持有同胞的全息像，好比是互相纠缠的。现在北京的隔空传物专家按程序首先要做的是，把老孙-猴子联合体按特定方式拆分，用数学语言，即把描述老孙的态矢量与这对猴子的纠缠态张量的“张量乘积”投影到描述四只八卦炉的各个态张量上。四只炉子是四对双胞胎猴子的化身，代表老孙与猴子的四种不同基本纠缠方式，专干对老孙进行脱胎换骨的勾当。贝内特等人的理论表明，在2号炉上的投影正好是同胞的全息像，而在1号上的变了，右侧各器官都扭转了180度，在4号上左右反了，而在3号上的，不仅左右反了，右侧各器官还都扭转了180度。这时深圳的猴子当园长要等老孙在北京被销毁，因为拷贝是被禁止的。按理论，他进哪一只炉子是随机的，几率各占四分之一。这回老孙随机闯进的是2号炉，专家笃信他包含的全部信息刚好原样转移到深圳那只猴子身上。一当用手机告知是2号，深圳猴子就被“核实”是地道的孙悟空了。如果不是2号，也很简单，只要按告知的炉号，用相应的“线性变换”做一下修复就行。听起来像煞有介事，然而悟空窃喜，专家们混淆虚实，认虚为实，把俺老孙的信息就地替换深圳猴子全息像中的信息，当作信息在量子信道上的远距离隔空传送。隔空传物是巫术，悟空熟知，对付巫术要靠独门绝技。

五．迷你双胞的定域性和实在性

先来编造一个幽默故事作为文章的引言。有一对迷你双胞患了重病，一位郎中A搞到大师B的一个“经典药方”。不过采用有两个条件，（1）患者客观实在，（2）双胞一方的诊治不影响对方，也不受对方处境安排的影响。前者称为实在性条件，后者称为定域性条件，这两个条件合理到可称十足废话。不料治疗无效，大师B的经典药方不容丝毫怀疑，因此郎中A断言：这对双胞必定缺少定域的实在性。从严格的逻辑分析看，这对双胞只要缺实在性或缺定域性二者之一就治疗无效，即如果他们不缺实在性，必缺定域性，反之，如果不缺定域性，那就必缺实在性。到底缺哪个，或二者皆缺，还是无法断定的。后来，另有一位郎中G搞到大师L的一个不那么经典的药方，条件（1）同前，条件（2）有所放松，把“也不受对方处境安排的影响”改为“但会受对方处境安排的影响”。结果还是治疗无效，大师L的药方更不容怀疑，他还是诺奖得主呐，于是郎中G说，否定他们的定域性还不够，还要否定他们的实在性。我们注意到，从逻辑上讲，这些郎中从治疗结果都未能否定非实在性和定域性的联合。但是，郎中A还是“倾向于”承认非定域性和非实在性的联合，叫喊这种治疗无效敲响了爱因斯坦的定域实在论思想的丧钟，宣称实验已经证实大自然存在非定域性（鬼魅隔空作用），预期这个深刻科学发现将带来一场新的技术革命。

六．薛定谔猫悖谬

有人很喜欢用“薛定谔猫态”概念，所以有必要谈一下著名的薛定谔猫悖谬。薛定谔考虑，把一只猫放在一个盒子里，其中有等几率发射粒子的放射源和装有氰化钾的小瓶。放射粒子将会驱动一个锤子打破瓶子放出毒物，如果还无原子衰变，猫还活着，第一个原子衰变就会把它毒死，按哥本哈根学派的观点，这时整个体系的波函数以半死半活的猫表示，而猫的死活结局依赖于打开盒子和观察者的一瞥，这一瞥引起死活叠加态向死猫或活猫的确定状态坍缩。薛定谔用这场猫剧嘲笑“观察创造实在”和波函数坍缩假设。这个悖谬关系到量子力学的基本问题：宏观物体的经典性是如何出现的。哥本哈根学派声称，量子力学的描述是完备的，也完全适用于宏观物体。这似乎意味着，一个宏观物体可以处于一个叠加态。然而，实际情况是，微观实物粒子的物质波在宏观物体内部是受屏蔽的，即物体的外层必然会屏蔽内层的物质波，这样一来，物体只剩下非常薄的表面层对外有量子效应，即物体整体的波动性微不足道，它的运动不再受量子力学统摄，而完全服从牛顿力学。因此，放射粒子与猫不会发生“量子纠缠”，不存在猫的半死半活叠加态，更无其在一瞥下坍缩的奇事。

七．猪的左蹄右肘和右蹄左肘之瞬时“感应”

二粒子可能有特殊的关联行为是爱因斯坦等三人（EPR）在1935年发表的一篇论文中提出的。薛定谔读了该文后把这种行为起名为纠缠（Verschrankung，其中的a上要加两个点）。在德语中双手交叉在胸前称纠缠，我们就用类似的情景来了解纠缠的本性。拿宰的猪来比方，把猪的左右腿交叉，当中斩开，左蹄右肘装一包，叫包a，右蹄左肘装一包叫包b。包a北京自家煮着吃，包b快递给上海的老弟。如果混淆猪脚的左右编号和包的a,b编号，就会认为左脚下锅煮，右脚就瞬时“感应”到远方煮的影响也熟了，似乎发生了隔空感应影响。

八．东乡的书记张三兼任了西乡的乡长，西乡的书记李四兼任了东乡的乡长

我们要问，东乡的书记一感冒，西乡的乡长就打喷嚏，西乡的书记一感冒，东乡的乡长也打喷嚏，这种纠缠有谁能讲得清楚。这倒是能讲清楚的，答案极其简单，那就是，东乡的书记张三兼任了西乡的乡长，西乡的书记李四兼任了东乡的乡长。有人好比深信李四一感冒远方的张三就打喷嚏“确有其事”，并想把它向公众“讲清楚”道理，能讲得清楚吗。在量子世界里，两个纠缠粒子占据四个态，要纠缠只有像兼职那样集于一身的“兼态”方式，在逻辑上排除任何其它可能性，这应该是这个谜的唯一答案吧，小学生都知道4=2乘2。这个判断是纯逻辑的，无论在宏观世界还是微观世界，科学屈从逻辑。似乎这个答案太廉价，使人不放心，甚至坚决反对，他们相信已经有理论和实验证明隔空传物（teleportation）的可能性。teleportation被中译为“量子力学隐形传态”，把隔空改为隐形，把传物改为传态，遮盖了它赤裸裸的巫术性。虽然该理论的数学公式只涉及量子态，但是把它直译隔空传物是忠于该理论的作者们的原意的。中国科技大学潘建伟明白他们的原意，说：“也许在某个世纪，真的能够传输人类本身，就像《星际旅行》中的科学幻想。”

九．随意打东乡的书记，西乡的乡长就会瞬间依次感到痛

现在请受尊敬的张三李四当回演员，并受点委屈。比如，随意打东乡的书记三个耳光、接着打一个、又打两个、...，西乡的乡长就会瞬间依次感到痛三下、一下、两下、...。有人以为，这打和痛是“隔空感应”，其实挨打和受痛的是张三，与李四不搭界，即作用是绝对“定域的”。对量子纠缠和加密，较为贴切的隐喻是，有许许多多结对的东乡西乡，约有一半是东乡的书记兼任了西乡的虚设乡长，西乡的书记兼任了东乡的虚设乡长，另一半为，东乡的乡长兼任了西乡的虚设书记，西乡的乡长兼任了东乡的虚设书记。现在假如，随意打第一对中的东乡书记一个三度重的耳光，接着打第二对中的东乡书记一个一度重的耳光、又打第三对中的东乡书记一个二度重的耳光，...,有些人以为，“远离的”另一乡的乡长感到相应程度的疼痛。这相当于，在一路纠缠光子上，给相继的光子依次无规分别标上R、A、N、..., 这时他们以为在另一路光子上就会出现同样序列的信号。他们于是“悟到”这种效应可用于建立永远解不开的密码。因为存在虚乡长、实书记或实乡长、虚书记的区别，显然他们犯了混淆了虚实，颠倒了远近的错误。

十．意念的瞬间性和量子作用是超光速的（称为非定域性）

我们看看隔空作用（非定域性）的“被发现”和“被证实”对思想文化的冲击。诺贝尔物理奖得主约瑟夫森2001年在一篇短文中写道：“量子理论与信息和计算理论现在已被富有成效地结合起来。这些发展可以导致对像传心术等过程的解释，传心术是不列颠的研究前沿领域，这些过程在传统科学中还是不能理解的。”一位博士在试论“气”的物质属性一文中谈到：“许多高功夫［气功］师都能感觉到意念的瞬间性可能是超光速的（不同于电磁波），量子力学长期以来也坚持量子作用是超光速的（称为非定域性），...这一点对于揭示气功外气的量子属性有很重要的意义。”潘建伟说：“为什么我们不可以大胆一些，不可以想象：由各种各样分子组成的人，也可以在瞬间，带着他所有的记忆，带着他的品质，带着他的痛苦和欢乐，甚至包括感冒，传输到遥远的地方？”“也许在某个世纪，真的能够传输人类本身，就像《星际旅行》中的科学幻想。”他的前导师泽林格估计“也许一千年后真的能够远距离转移一只咖啡杯。”最乐观的是，美国《福布斯》杂志对20年后新职业预测中有隔空传物专家一项，写道：“想象走到街区尽头的隔空传物站，拆毁身体，接着就在上班处出现。汽车不会有了，汽车修理工不需要了，加油站服务员不需要了，基于隔空传物器的全新经济可能发展起来。”有一位网友设想：“比如再遇到1998年那样的洪水，江防现场再也不会因运输困难，而缺乏紧急救灾物资。国务院的指挥中心，只要输入仓库和现场的电子地址，执行指令后，江边可以立刻出现成吨的水泥、沙袋等等。”此类梦想，不一而足。