读雷奕安教授的《量子非局域性是什么？》

读雷奕安教授的《量子非局域性是什么？》

雷凯冲

2018年5月21日我们读到雷奕安教授的博文《雪域天府──再造一个生态圈》后，写过《读<雪域天府──再造一个生态圈>》，表示赞同他的观点。今天再读到他的博文《量子非局域性是什么？它从哪里来？》，并不赞同他的一些观点，也说出来。

雷奕安，湖南人，1968年生，现是北京大学物理学院教授，博士生导师。1985年至1989年获合肥工业大学工学学士学位。1995年获北京大学物理系理学博士学位；1995年至1997年在中科院理论物理所从事博士后研究；1997年7月开始在北京大学物理学院任教，从事原子核理论、量子力学、计算物理等方面的研究。2002年1月至2003年7月他在美国内布拉斯加大学林肯分校访问，从事高性能计算，分子动力学等方面的研究；2007年1月至2007年4月在美国加州大学访问，从事等离子体理论和聚变方面的研究等。

雷奕安教授说：“量子的非局域性是指，一个粒子同时存在于很大一个范围，或者两个粒子，在距离很大的情况下也能瞬时相互影响。在量子非局域性被认为得到证实之前，人们认为粒子是局域存在的，对周围的影响不能超过光速，光速是一切物理现象的速度极限，这叫局域实在论，是爱因斯坦等在上世纪初提出来的。量子非局域性与爱因斯坦的局域实在论是矛盾的。上世纪六七十年代以来，以约翰贝尔的研究为基础，进行了大量的实验，以区别量子非局域性和爱因斯坦理论对应的隐变量理论。实验结果证明，隐变量理论不能成立，因此大家普遍接受了量子的非局域性。我们在研究中发现，证明量子非局域性实验的解读有缺陷。但几十年以来，量子的非局域性是如此的深入人心，以至于质疑非常困难。我们发现，量子非局域性的证明，实际上是一个循环论证。

“因为论证量子非局域性的理论是非相对论量子力学，而非相对论量子力学本来就是一个非局域理论。在非相对论量子力学框架中，所有的东西都是量子，量子有波粒二象性。也就是所有的东西既是波又是粒子，粒子是局域的，波是非局域的。经典情况下，波虽然是非局域的，但其传播不会超光速，不违反相对论。但在非相对论量子力学中，粒子的波函数分布于全空间，并不能限制在局域（除非处在无限深势阱中，但是物理的无限深势阱是不存在的），光速也无穷大，因此波函数的影响就不需要时间。如果波函数中有两个粒子，在粒子距离很大的情况下，当然也能瞬时相互影响。但非相对论量子力学只是一个近似的理论，我们不能认为它推导出来的所有结果都是正确的，特别是与光速有关的问题。量子非局域性也与后来更精确的理论──量子场论──的基本假定矛盾。支持量子非局域性的唯一证据──贝尔不等式实验──的解读有缺陷，因此不能说量子非局域性已经得到了证明”。

我们认为雷奕安教授博文的以上观点，在我国精英物理学家中具有普遍性。原因是我国自然科学教育，受“以苏解马”哲学打着“否定科学实在论（唯物论）”（北大物理系王国文教授语）旗号──篡改马克思、恩格斯、列宁等革命导师对物质存在类似虚数性质承认的影响，没有看到爱因斯坦对19世纪末前后已开始出现的无产阶级革命潮流的畏惧，把相对论数学公式和计算中明白含有带虚数超光速的问题，在他的文字表达中公开声明舍掉──在当时，这虽然是一种两全其美的办法，其实也困扰他终生和后追谁“以苏解马”哲学的学者，也需“扶贫”。

因为苏珊·鲍尔的《极简科学史》书中第一部分第5章“真空”，开篇说德谟克利特提出的原子论：“神灵也仅仅是由原子和‘真空’构成的”。其次，伊壁鸠鲁也像德谟克利特一样，解释我们周遭的物质实体，“并非是由神灵的介入而创造出来的，而是因为原子在真空中不停地旋转，不时意外跳跃，它向旁边随意一跃，撞上另一个原子，然而结合在一起，形成了新的实体”的。古希腊先哲德谟克利特和伊壁鸠鲁的“原子论”，类似今天科学主流说的“量子论”，是不可分割的。众所周知，马克思大学毕业写的研究论文，就是关于伊壁鸠鲁的研究。

信奉“神灵”，称为“唯心主义”。如果唯心主义说的是具体对象，年青的马克思也赞成像伊壁鸠鲁坚持德谟克利特的“神灵也仅仅是由原子和‘真空’构成的”量子论──包括类似0、自然数、实数、虚数存在的数论量子论，去彻底解释。可见马克思主义全球化的初心──这还可以从恩格斯的《反杜林论》中，恩格斯承认虚数是真实存在的，推知和马克思的一致。再到19世纪末，列宁支持玻尔兹曼提出的类似乌托子球原子论──这类似的量子论且是统计热力学的量子论──也可见马列主义的初心。热力学的量子论，姜放教授的《统一物理学》书中，用2.725k的宇宙微波背景辐射推证这种“空间基本单元”的量子论，比标准模型基本粒子的夸克、电子、中微子、引力子和胶子等小得多。例如，构成一个电子的空间基本单元数目，是638327600。即至少是6亿3832万个；可见即使是间隙空白处的量子真空，“量子”也很多。

雷奕安教授说的“量子的非局域性”，包含“量子纠缠”。“以苏解马”哲学的“量子非局域性与爱因斯坦的局域实在论是矛盾的”，不“深入人心”，反而“量子的非局域性是如此的深入人心”──这是如今不篡改马列主义的必然结果，就像苏联解体是马列主义胜利的必然一样。中国特色社会主义浩浩荡荡，改革开放以来，邀请霍金到北京说黑洞辐射，以及北京已能培养出创新“量子拓扑”的科学家，重视涡环量子拓扑研究──经典量子场论“循环论证”的球量子，不在被当成教条。

例如，实践是检验真理的唯一标准指引下的量子非局域性的贝尔不等式实验，启发霍金把黑洞外部附近的量子真空起伏，造成的一个粒子及其反粒子构成的成对粒子，在彼此湮灭并最终双双消失前，如果其中的一个粒子可能掉入黑洞，那么这个粒子的反粒子，则被搁浅在事件视界之外而从黑洞临近向无穷逃逸──可见霍金辐射有两个特点：A、必须是临近黑洞或“点内空间”的有“界限”环境。B、必须有类似“0”的实数或者虚数的物质量子起伏。即类似虚粒子变化──如果可以在非常短暂的时间内，在真空区自然出现，这是在连续性“点外空间”处于“0”的一种实数或者虚数的相对论一次或二次量子化。[英]著名科学家彭罗斯在研究了牛顿引力公式和爱因斯坦广义相对论引力公式后，发现只有大尺度的天体在作圆周运动中，它的里奇张量引力整体收缩效应，才能更显示与观测到量子信息隐形传输类似虚数的超光速现象相符。

即量子信息隐形传输的意义，在于整合和预警。因为量子纠缠，无论是在定域中发生，还是在非定域中保持，发生纠缠的量子之间的信息隐形传输，还是必须通过一种东西来联系。这种在量子之间起联系作用的引力信息纠缠隐形传输，是将原物信息分成经典速度传输信息和量子隐形传输信息两部分的──这分别是经由经典通道和量子隐形通道，传送给接收者的。经典通道信息，是发送者对原物进行某种测量而获得的。量子隐形信息是发送者在测量中未提取的其余信息，通过纠缠来传送的；接收者只有在获得经典传输的信息之后，才可以制造出原物量子态的完全复制品。这种两者统一的不可分，分别由量子引力涉及经典通道、经典光速的引力子，以及隐形传输的量子通道、量子虚数超光速的引力子组成，但又是以前者经典通道、经典光速的信息传送给接收者时为准，才开始行动的。彭罗斯正是在得知已做贝尔实验，证明量子纠缠在宏观尺度上的正确性后，立即运用于量子引力模型才推进了广义相对论的。

因为只要联系彭罗斯说的里奇张量引力收缩效应，就清楚这幅虚数超光速快子图像是：假设绕着星球作圆周运动物体的半径为1米，它到星球表面的最近距离为30万千米，星球的半径大于30万千米。要里奇张量引力产生整个星球体积的同时理想收缩，以“旧实在性”的光速引力子传到星球表面的信息开始，就不能使星球直径另一端的表面也同时开始收缩。因此必然有产生一半对一半的实数光速引力子，和“新实在性”的虚数超光速引力子，并以实数引力子到达时为准，这不违反两个相对论。即彭罗斯的旋量场分析，类似作圆周运动的里奇张量效应的引力量子信息传输，在距离超过光速的30万千米位移的绕天体圆周运动中，对引力整个体积收缩的里奇张量效应的分析，必然涉及虚数超光速运动的粒子。非相对论量子力学和量子非局域性的证明，是统一的

再说“量子位”的源代码，如何翻译“位信息”？这在费利博士的《宝宝的量子信息学》书中，如目前说的量子计算机，讲解“量子位”和“位信息，也还停留在一个“量子球”的自转轴，箭头可以向上的或向下的标记上──如三旋理论中称为“体旋”区分的位信息；因此需要1位信息来记录这个“量子球”的自转轴箭头是向上的或向下的。又因为一个球的同一种自旋方向也只能正转或反转，需要2位信息来记录两个球的自转轴箭头是向上的或向下的。一个“量子球”的电子可以存储一量子位信息，如果需要2位来描述1量子位的“量子球”，就要4位来描述2量子位。总之，量子球的自旋编码，产生避错码数和冗余码数都不多，且数量相差也不大。但涡环量子拓扑研究，对一个“量子环”的自旋却可以分为体旋、面旋和线旋三种。

因线旋又分平凡线旋（只一类）和不平凡线旋（分两类），因此共有五量子位。又因自转轴箭头可以向上或向下是变化的，只能包含在三旋编码字母中描述，因此需要62位信息来记录这个“量子环”的3级三旋组合。一个“量子环”电子可以存储一量子位信息，如果需要3级三旋组合的位信息来描述1量子位的“量子环”，那么需要28位信息来描述2量子位。因量子环的自旋编码产生避错码数和冗余码数都多，且冗余码数量占全部编码数的95%，所以可用来描述暗能量与暗物质。