以量子糾纏隱喻人性 《不夠善良的我們》結局討論發酵！物理學家解析量子力學

巧合，是上帝保持匿名的方式

由林依晨、許瑋甯、賀軍翔、柯震東主演的台劇《不夠善良的我們》日前播出完結篇，引發正反評價。有許多人認為以「宿敵和解」作收，後勁十足；但另一觀點是覺得實在太虧待努力生活的Rebecca（許瑋甯 飾）。而劇中從一開始就藉由雙女主簡慶芬（林依晨 飾）、Rebecca（許瑋甯 飾）的撞衫、愛上同一個男人等各種巧合，提出「量子糾纏」和「薛丁格的貓」這兩個概念，乍看抽象不科學，卻與人性裡的愛恨糾葛相似。此概念貫穿全劇，並透過雙女主12年之間的糾纏，持續探討爬梳至劇末。（編按）

文／簡麗賢

量子糾纏究竟怎麼糾纏？

關於量子力學的爭論

前面文章已提及量子是一種概念，描述光子或電子的各種物理特性，例如能量。一個物理量如果存在最小且不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化。

量子力學的理論，當幾個粒子彼此糾纏後，各個粒子擁有的特性已融合成整體性質，無法分別描述各粒子的原有性質，只能描述整體系統的性質，此狀態稱為量子糾纏，好比「你泥中有我，我泥中有你」。量子糾纏時，兩粒子不再是分立個體，形成一個整體狀態，只要整體狀態的任一組成粒子的狀態受到干擾，另外其他組成粒子狀態也會隨之產生對應變化。

量子力學的概念與機率和不確定性有關。依照古典力學，測量兩粒子的行為是獨立兩件事，彼此不互相影響。1964 年，物理學家貝爾為驗證愛因斯坦質疑量子力學不完備的悖論，提出數學「貝爾不等式」。

量子糾纏和貝爾不等式是物理學界多年的辯論題。這次經由3位物理學家的研究，最終證明愛因斯坦、波多斯基、羅森等3人在1935年提出著名EPR悖論的思維實驗，並非正確。2022年諾貝爾物理學獎的得獎主題背後，故事還很多。這裡先簡要說明在物理學史上，跟得獎主題「量子力學」有關的爭論。

關於量子力學的爭論，如前面章節所述，主要來自以波耳為首的哥本哈根學派，以及愛因斯坦等3人的EPR悖論。哥本哈根學派遵循機率和不確定性觀點；EPR悖論的基本論點則是某區域發生的事件，不可能用超過光速的方式傳遞至其他區域、絕不會出現「鬼魅般的超距作用」；以及主張實驗觀測得到的現象，與觀測方式與動作無關，因此愛因斯坦認為「上帝不會擲骰子」、「月亮的存在與我們是否賞月無關」。但EPR悖論並非質疑量子力學的正確性，只是認為，用兩個糾纏光子來說明量子力學並不完備。

後來，提出「薛丁格的貓」思想實驗的薛丁格也指出量子力學不完備，並提出「量子糾纏」概念，說明兩粒子一旦靠近而相互糾纏後，就失去自己原來的獨特個體性，融合成兩粒子的整體狀態，即使分離至天涯海角，只要維持糾纏狀態，兩粒子的整體特性就不會消失。

量子糾纏純粹是量子效應，因為在古典的物理學世界中並不存在，所以很難理解，也不易被接受。然而，即使愛因斯坦離世，EPR悖論仍在，究竟量子力學完不完備呢？面對1935年提出的懸而未決的EPR悖論，一直到1964年愛爾蘭物理學家貝爾提出數學不等式，提供檢驗量子糾纏的實驗方法，才引發物理學家構思與精進實驗設計和討論，直到2022年獲得諾貝爾獎的肯定，再度掀起量子力學的熱潮。

薛丁格和「薛丁格的貓」

談到量子力學，「薛丁格的貓」此知名想像實驗必定會浮現在讀者的腦海中吧？此實驗探討一隻貓的狀態究竟是活或死的，而實驗結果是： 貓同時是活和死的「疊加」。如果以古典物理學來思考，會顯得極其荒謬；但若以微觀世界視之，這項理論其實符合電子波粒二象性的機率概念。

根據1927年量子力學學派的詮釋，觀察一個量子物體時，會干擾其狀態，造成其立即從量子本質轉變成傳統物理現實。原子及次原子粒子的性質，在量測之前並非固定不變，而是許多互斥性質的「疊加」。此觀念的知名例子就是「薛丁格的貓」實驗。在這個想像的實驗中，一隻貓被鎖在一個箱子中，並有一個毒氣瓶，在量子粒子處於某狀態下毒氣瓶會破裂，但若該粒子處於另一狀態，則毒氣瓶會完好無損。如果將箱子封閉，此粒子的量子狀態是兩種狀態「共存」的情況，也就是說，毒氣既是已從瓶中放出，又被封存在瓶中，也因此，箱中的貓同時既是活的也是死的。當箱子打開時，由於此量子疊加狀態瓦解了，因此在那瞬間，這隻貓或許被毒死，或許得以保命。

什麼是量子糾纏？

如前面章節所說，量子是用來描述光子或電子的能量特性的概念。一個物理量如果存在最小且不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化，並把最小單位稱為量子。在量子力學裡，當幾個粒子彼此相互作用後，由於各粒子擁有的特性已綜合成整體性質，因此無法單獨描述各粒子的性質，只能描述整體系統的性質，此現象就是量子糾纏。

量子糾纏時，兩個粒子因為不再是分立的個體，而是一個整體狀態，因此只要任一組成的粒子狀態受到干擾，其他組成粒子狀態也會對應變化，就好像是心電感應。

也有人以文學語句類比解釋量子糾纏，例如引用〈代父從軍的花木蘭〉：「雄兔腳撲朔，雌兔眼迷離。」或早期巷弄傳唱的「我泥中有你，你泥中有我」，藉此說明量子糾纏的狀態。

●本文摘自商周出版之《我們的生活比你想的還物理：新聞時事X日常生活的物理真相大揭密》。