评《敦促潘建伟公布重要实验数据》及非定域性

  作者:王国文

  (一)《物理评论快报》拒登质疑非定域性的论文是否正当

  9月29日在 XYS 见到“王寿江《敦促潘建伟公布重要实验数据》”。王在2013年10月23日科学网发布博文:“PRL 不发表指出其影响深远文章明显错误的评论 ”。同日,在科学网博客给我留言:他在 arxiv 贴了一篇文章说明为什么没有关闭定域漏洞。杂志不接受某篇文章是个案,但其处理的方针值得关注。物理评论快报(PRL)对质疑非定域性的稿件,甚至可以不经同行评审而退稿。有一位加拿大叫布莱恩的教授,主张恢复实在论和否定非定域性,曾向 PRL 投了一篇有反对非定域性想法的短文,被拒后要求评审意见,得到的答复是:“我们的编辑方针是拒绝任何质疑非定域性的真实性的任何论文,不外送评审。(Oureditorial policy is to reject, without external review, any paper thatquestions the veracity of non-locality)”一位同情者说:“你遇到了麻烦,布莱恩,你是在做量子力学,批评你的人是在搞量子勾当(business)。”如此的编辑方针是否正当?王寿江认为“如果不是因为潘建伟是 PRL 的副主编,我们的评论文章很可能发表。”对这篇文章有外审已属优待,不过在目前形势下看来无发表的可能性。潘的奥地利导师泽林格曾组织对量子力学基本问题看法的投票,结果是不同意见势均力敌,很多人表示“等着瞧”。何况现今还流传着费曼的名言:无人懂得量子力学。既然如此,顶级物理期刊如此压制不同学术观点,是否会阻碍科学的发展。

  现时,对反对非定域性,何止论文被拒,甚至话语权都被限制,包括网上被删贴。立相关课题和申请基金基本无望,更不用说就业、晋级可能的悲惨遭遇了。非定域性真的那么神圣不可侵犯吗?似乎如此,日韧叽笱尼古拉斯・吉辛教授声言:“我们有幸生活在物理学发现和探究大自然非定域特性的时代。与牛顿引力的非定域性相反,量子非定域性与我们永存。未来的科学史家们将把我们的时代描述为非定域性伟大发现的新纪元。”他获2014年度“国际量子通信实验奖”,一个帮派团体设立的奖项。此奖上一届(2012年度)授予潘建伟,“以表彰其在量子物理和量子信息研究领域、特别是在量子通信实验研究领域的卓越贡献。”

  (二)潘建伟蓄意证明非定域性的真实性

  潘建伟等2013年6月26日在 PRL上的文章“Lower bound on the speed ofnonlocal correlations without locality and measurement choiceloopholes”(无定域性漏洞和测量选择漏洞的非定域关联速度的下限)中宣称严格关闭了定域漏洞和自由基矢选择漏洞,证明了非定域关联。之前,于2013年3月4日在 arxiv上发布了预印本(6月18日修改),标题为“Bounding thespeed of ‘spooky action at a distance’”(测定鬼魅隔空作用的速度范围),所用的实验方法和结论雷同于2008年8月14日《NATURE》上 DanielSalart 等的论文“Testing the speed of ‘spooky action at a distance’”(检验鬼魅隔空作用的速度)中所述。潘等在文中说,如果鬼魅作用存在,那么它的速度是什么。他们称用无漏洞的贝尔不等式的违反检验测得鬼魅作用的下限速度比光速大四个量级。中科大微尺度物质科学国家实验室报道(2013-7-23):“最近,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的自由空间量子通信团队的彭承志、张强研究小组,在国际上首次成功实现了无局域性漏洞的量子纠缠关联塌缩速度下限测量,结果表明在所有相对地球以千分之一光速或更低速度运行惯性参照系中,量子纠缠关联塌缩速度下限为光速的一万倍。……近年来,不少实验都试图测量量子纠缠关联塌缩的速度下限。但是,由于以往这些实验存在局域和自由基矢选择两个漏洞,无法确定证明真正存在量子纠缠,从而其对纠缠关联塌缩速度的测量就失去了严格的意义。潘建伟团队在青海湖外场实验基地选取了地球上纬度严格一致的东西方向两个地点设置类空间隔的测量事件,同时加入随机数控制的主动基矢选择,通过连续测量12小时 Bell 破缺,遍历了地球同步的所有参照系,实现了无局域性漏洞的纠缠关联塌缩速度下限测量。”也就是说,对神出鬼没进行了速度测量,企图证明其速度趋于无穷大。神出鬼没居然还有速度可言,别忘了,速度的定义为:v=dx/dt。有些网友评论说:“用速度来描述,放大了功劳,歪曲了理论。”、“真有可能是个骗子,骗的越高深,不懂的人就越多,就越安全。”、“牛人呀,PRL 看来是骗子杂志,编辑和审稿人也是骗子。”。

  他们的论文在《physicsforums》上有专题评论,一位评论人指出,波函数瞬间坍缩不是量子力学的预言,只是对该理论的一种解释,这无疑是正确的。也就是说,他们的非定域关联证明关系到波函数瞬间坍缩过程是否真的存在。作者在 PRL 的文章中,不知为什么只字未提波函数坍缩,而微尺度物质科学国家实验室的中文报道中强调了关联塌缩。波函数坍缩假设是1927年海森伯提出来的,是指一个体系的某个观察量在被观测时,体系的波函数即刻坍缩到该观察量的本征态。如果观察量是粒子的位置,则坍缩到一个点状波包,认为它代表一个实在粒子。爱因斯坦不接受这个假设,认为不能想象一个无限扩展的平面波会在探测屏上瞬间坍缩成一个很小的波包。薛定谔杜撰一个猫思想实验用来暴露和嘲笑波函数坍缩假设的荒谬性,因这个假设意味着人眼的最后一瞥决定猫的死活。海森伯在1960年2月给任宁格的信中明确表示,波函数坍缩不是实在的物理过程,是一个数学过程。他说:“导致该状态坍缩的记录作用不是物理的,宁可说是一个数学过程。随着我们知识的突然变化,我们的知识的数学表示当然也要经历突然改变。”知识的突然变化无速度可言。在剑桥的一次会议上,90位物理学家曾有一次非正式投票,只有8位宣称它们的见解与波函数坍缩有关。加之因波函数坍缩无任何可信的实验证据,有洋人称之臭名昭著、声名狼藉 (infamous/notorious)。科学解释因果关系,所有科学分支都服从因果律,而波函数坍缩假设违反因果律,或者说无逻辑可言,因此许多人欢迎不含波函数坍缩的量子力学诠释,这类诠释有,玻姆的潜变量诠释,多世界诠释,一致性历史诠释和系综诠释等。可以肯定地说,波函数坍缩不是实际物理过程,无速度可言,潘建伟组的这个实验无科学意义,甚至比无意义更糟糕。他们这个实验的意图是证明非定域关联的速度趋于无穷大(瞬间坍缩)和非定域性的真实性,以及为量子隔空传输辩护,也为用半透半反镜加符合计数器通过波函数坍缩机制制备多光子纠缠态辩护。至于称“为了未来基于量子科学实验卫星进行大尺度量子理论基础检验,以及探索如何融合量子理论与爱因斯坦广义相对论奠定了必要的技术基础。”,则有点不靠谱了。

  (三)潘建伟对其非定域性证明的质疑应该回复

  中国科学院院士有个科学道德自律准则。准则第三条:“坚持真理、解放思想、实事求是,反对弄虚作假、文过饰非。坚持严肃、严格、严密的科学态度,反对学术上的浮躁浮夸之风。坚决抵制科技界的腐败和违规行为。”第四条:“坚持贯彻“双百方针”,积极发扬学术民主,充分尊重学术领域中的不同意见,不武断、不唯我,警惕和反对学霸作风。”第九条:“积极弘扬科学精神,倡导科学思想,传播科学方法,普及科学知识,破除迷信,旗帜鲜明地反对伪科学。”中国工程院院士有一个科学道德守则,有些条条对科学院院士应同样适用。守则第五条:“院士对各种学术观点,特别是与本人不同的观点,要采取欢迎态度,开展平等讨论,不草率地否定他人的意见,不压制不同学术观点。”第七条:“当他人对院士或与院士有关的科技工作及成果提出评论、质疑和批评时,院士要认真研究对方意见,必要时做出实事求是的回应或说明。院士过去的学术观点如果被证明有误或工作中被证明有缺失,要勇于承认,认真纠正。”第十五条:“院士要接受社会监督,正确对待批评和投诉。对于批评意见,要本着“有则改之、无则加勉”的原则虚心借鉴,必要时作出实事求是的答复。对于极个别恶意攻击,院士要及时向组织反映,取得妥善处理。”科学道德自律准则和科学道德守则要求的是底线,潘建伟院士作为PRL编委会的副主编、量子信息区的编辑之一,在那里也应该有遵守这些条条的雅量,特别是,对王寿江的敦促应该认真地、坦诚地回复。

  (四)非定域性是真实还是虚构

  世界上有些事是非此即彼的,非定域性要么真,要么假。到底是真是假,因为只有间接“证明”,无直接证据,所以如何判断它的真假是个大问题。一般来说,一个科学理论或一项实验要证明可靠不是件容易的事,不过质疑或否定可以从许多不同角度去看,还是要容易得多。

  所谓非定域性,就是指爱因斯坦所称的鬼魅隔空作用,很显然:

  1. 非定域性与符合因果律的薛定谔方程不一致。

  2. 非定域性与符合因果律的量子场论不一致。

  3. 与相对论的定域性约束不一致。

  4. 与定域实在论不一致。

  5. 与因果决定论不一致。

  6. 与普通逻辑不一致。

  7. 与所有直观事实不一致,也无有能表明隔空作用确实存在的实验事实。

  真理没有绝对标准,一般哲学家认为,主要看包括可靠实验事实在内的一致性(无矛盾性)。

  1981年贝尔发表了一篇题为“伯特曼的袜子和实在的本性”的文章,其中写道:“伯特曼喜欢穿两种不同颜色的袜子,并且每只脚上穿的袜子的颜色都是随意的。但是两只袜子的颜色之间总存在一种关联。当看到他一只脚上穿的是粉红色的袜子时,便可确定他另一只脚上的袜子不是粉红色,而不必去实际看一下。…它们的颜色关联源于过去的一个共同原因,那就是伯特曼先生的决定。这种关联在宏观世界中司空见惯,没什么奇怪的。”他问,EPR难事(EPRbusiness)正好是与伯特曼的袜子关联一样的吗?他发现微观粒子间的纠缠不能用这样的关联方式来解释,因而认为量子纠缠不是出于过去的一个共同原因。伯特曼与贝尔1978年在 CERN 相识,合作和友谊由此开始。最近他写了一篇纪念性的文章“贝尔和量子世界的本性”,于11月20日发布在 arxiv 网上。他认为非定域性是表观的,不能用来超光速传输信号,并认为量子力学与狭义相对论一致,也与广义相对论一致。在该文的结束语中写道:“我个人的感觉是,贝尔定理揭示了自然界表观的非定域性,它暗示一个更基本的我们甚至尚未见其端倪的概念。颇值得注意,这种非定域性不能用来超光速发送信号。不知怎的,量子力学与狭义相对论之间有互不干扰对方的默契。而且,量子力学也似乎不干扰广义相对论,一个时空的现代理论。”

  非定域性思想关系到量子力学的诠释。1996年康奈尔大学著名物理学家梅尔民(N. D. Mermin)对于诠释提出六个必要条件:

  1. 该理论应该描述无关于观察者及其知识的客观存在。

  2. 测量的概念应该不起任何根本性作用。

  3. 该理论应该描述单个体系, 不只是系综。

  4. 该理论应该描述小的孤立的体系,无需祈求与外部任何东西的相互作用。

  5. 当对另一个非相互作用的体系做了什么时,孤立的个别体系的客观实在的内部性质应不发生改变。

  6. 足以(现在)把量子力学的诠释建立在(有待提供的)客观概率的诠释之上。

  可见,梅尔民主张,排斥非定域性是量子力学合理诠释的必要条件。

  看过很多传统越剧的人都会有一个印象,凡是剧情冲突到高峰的时候,总能看到一位挥着掸帚的白须神仙出来解难。现在倒好,物理学遇到了不可思议的量子纠缠时,来一个奇葩的鬼魅隔空作用解释。鬼魅隔空作用的称谓彰显愚昧无知,且有点恐怖,故美其名曰非定域关联或非定域性,或含蓄一点,称非经典关联。梅尔民说:“对我来说,非定域性似乎为消除某些深深的困惑“太便宜地”提供了一条出路。”

  非定域性受到许多专家的批评,选录一些如下:

  (1) 洛察克(G. Lochak,德布罗意基金会前主席 ):“依我之见,贝尔不等式的实验违反无关于所谓的“非定域性”或“非分离性”。这违反只不过表明量子几率不是经典几率!”

  (2) 德拜锐(W. De Baere)等:“首先,必须认为量子数学体系本身是完全定域的,意即在一个地方的测量结果统计不依赖于远处另外的同时作用。并且,在所有现时有趣的量子场论中,对类空间隔(x-y的平方),观察量的对易子[A(x),B(y)]等于零,这保证定域性。”

  (3) 佩雷斯(A. Peres)等:“贝尔定理并不意味着量子力学本身存在任何非定域性。特别是,相对论量子场论明显是定域的。简单而显然的事实是,信息必须被量子化或不量子化的物质携带。因此量子测量不允许任何信息传送快于实验中发射的粒子格林函数中出现的特征速度。”

  (4) 阿德尼尔(G. Adenier):“虽然证明贝尔不等式违反的实验愈来愈准确和无漏洞,必须强调,不管如何地准确和接近理想,它们能证明的不外乎量子力学的有效性,而不是那定理的有效性。”

  (5) 贝尼(G. Bene):“然而,我们坚持认为这样的结论[分离体系能够互相影响]在物理上不能被接受。定域性原理(或爱因斯坦分离性)在所有物理学分支中,甚至在量子物理中,包括最深奥的量子场论,我们已经用得很好。颇难相信它只在测量情形中失效。毕竟,测量只是两个物理体系间的作用,其一是原子组成的宏观测量器件,对它的结构和作用我们从量子力学有相当好的了解。无留给神秘非定域影响的余地。”

  (6) 阿卡笛(L. Accardi)等:“我们证明定域条件与贝尔不等式不相关。我们检查认为贝尔不等式的实际起源是经典(柯尔莫戈洛夫)几率理论可应用于量子力学的假设。”

  (7) 散托斯(E. Santos):“实际上至今被实验上违反的所有不等式都不是单独从实在论和定域性条件推导出的真正贝尔不等式,而是要求辅助假设推导出的不等式。颇为显然,这种不等式的违反不能驳倒整个定域潜变量理论家族,而只是有限的家族,即满足辅助条件的那一些。”“依我之见,错误信仰[定域潜变量理论已在实验上被驳倒]影响的扩大是二十世纪物理史上最大的忽悠(delusions)之一。”

  (8) 格里菲思(R. B. Griffiths):“非定域的影响源于逻辑错误,当后者被纠正,那些非定域性鬼东西就不复存在。”

  (9) 盖尔曼(M. Gell-Mann, 诺奖得主):“在新闻媒体和各种书籍中传播着的主要歪曲在于暗指甚至明言,测量一个光子的偏振(圆偏振的或平面偏振的)会莫名其妙地影响另一个光子。实际上,这种测量并不会产生任何从一个光子传到另一个光子的物理影响。”

  (10) 温伯格(S. Weinberg, 诺奖得主):“量子力学中纠缠的存在自然产生一个问题,在纠缠体系的一个部分上的测量是否可用于将消息发送到另一部分上,而不受有限光速设置的限制。不,不能被利用。”

  批评贝尔不等式和非定域性,远不止这些。由于贝尔不等式本身频遭质疑或否定,于是有人动脑筋,不依靠贝尔不等式证明非定域性。

  贝尔在1964年发表的文章“关于爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论”中有一个结论:“在添加参数进量子力学里而不改变统计预测来决定个别测量结果的理论中,必定有一种机制,一个测量装置的设置借此可以影响无论多么遥远的另一个仪器的读数。而且,所涉及的信号必须瞬间传播,所以这样一个理论不可能是洛伦兹不变的。”于是有了“贝尔定理”――某些量子关联,不像宇宙中所有其它的关联,不可能来自任何定域的原因。他首选保留定域性,而放弃潜变量,所以定理通常表述为:不可能有总能再现量子力学预言的潜变量理论。1976年贝尔引进定域因果性概念,是指爱因斯坦的相对论因果性原理和共同原因原理。他放弃定域因果性,因此贝尔定理被从新表述为:或者因果影响不受光的速度的限制,或事件可以无缘无故地关联,或者表述为:量子力学的预言不能用任何定域理论来说明。贝尔在推导中假设:物体在观察前具有确定的性质,其性质无关于观察――实在性;类空分离事件彼此无因果性影响――定域性;测量设置的选择是自由或随机的(引自贝尔1990年的文章),即设置不受参数的影响。贝尔假定的参数(潜变量)是粒子位置、动量、自旋等,还可以包括例如在空间不定域的量子力学态矢(引自贝尔1981年的文章),并用了量子力学量是潜变量的统计平均这个似是而非的假设,也就是说,用了反玻恩几率、反事实、原不该用的经典几率密度函数 。他的理论的根本缺憾是忽视潜波作为变量的可能性,下面将看到,恰恰以熟视无睹的潜波为变量的量子理论能够完全重复量子力学(波动力学)的预言。与点粒子的上述那些变量不同,潜波变量与波动力学天生相容,这意味着,潜波思想是照亮量子世界的一道阳光,非雕虫末伎。

  对量子力学的理解,关键在于对波粒二象性的理解。应当指出,称量子场论已解决了这个问题不是真的。关于这个二象性,德布罗意在他的博士论文中写道:“波群的速度则实际上等于物体的速度。因此我们说:在色散的波动理论中,除了在吸收区,能量传输的速度等于这个群速度。”薛定谔在1926年的“从微观到宏观力学的连续过渡”文中写道:“可以构建绕高度量子化开普勒椭圆运动的波群,它们是氢原子波动力学的表象。”然而这种波群即使在真空中也会随时间发散,不能描述性质固定的粒子。马肯农(L. MacKinnon)提出一种不会发散的德布罗意波包。一个德布罗意波在不同惯性系中的表式是不一样的,如果把所有这种表式加起来就可以构成一个不会发散的波包,在数学上的确如此。他在1978年的“一个非色散的德布罗意波包”文中写道:“对这个粒子,每个观察者或参考系都有它自己的德布罗意波。这粒子振动的位相按定义必定相同于粒子所在地点的所有可能的德布罗意波的位相。叠加所有可能的德布罗意波就形成一个波包,峰在这粒子上。”他的做法涉及所有惯性系,有点奇怪。很显然,假如那些德布罗意波改为潜波,就可在同一惯性系中构建出不会发散的波包,因为潜波不受爱因斯坦-德布罗意关系式的限制。还有一个情况值得一提,布朗(H. R. Brown)在1984年的“德布罗意的相对论相波和波群”文中写道:“德布罗意的结果 U =v [群速度=粒子速度]可能重构和捍卫或许如下。波群一开始就被简单假设为代表量子的实在,它具有明确辅助理论功能的组分相波―― 实在的是这个波群,而不是个别的相波。(这就显然避免了开始就要为波群存在提供依据的问题,如同德布罗意所做,用了对这量子其特征为确定的单个相波。)但是这理论的此版本要使德布罗意的论文的最重要结果失去意义有很长的路要走。”很显然,这里的波群组分改为潜波就万事大吉。布朗现任牛津大学哲学教授,本人曾经在牛津听过他的一学期课(量子力学的哲学诠释),并与他有过一次长时间的交谈。

  读者不妨自己用潜波去试试,看能否综合波粒二象性,可能也会发现德布罗意波无非是近乎无限多个潜波等权叠加形成的不发散波包的特征分量,而波包的峰表示粒子性。这种波包是在相对论框架里建立的,无“非定域性”之虞,参见《物理》1991年第8期498-502页(或http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0501148v1.pdf)。由潜波组成的这种波包称为“初级波包”,简称初包。波脉冲是由初包特征分量组成的次级波包,原则上会发散。初包的峰外片和含峰片的特征分量相同意味着峰外片有干涉效应,这可以合理地解释双缝干涉。量子纠缠可用初包的不含峰片的交换解释。应该说,量子干涉是母谜,量子纠缠是子谜,母谜揭开,子谜大白。粒子的位置算符本证态是一个次级波包(狄拉克 Delta 函数),不可认为等价于作为初包的粒子。由此看来,引进潜波作为变量是解决量子疑难的一条出路,用初包能解释一切量子现象,判断波函数坍缩和非定域性虚假也就不在话下,同时彻底否定贝尔不等式和贝尔定理。尚未发现其它出路,也许这是唯一的出路,不知是否有人能找到一条更好的出路。

  (五)非定域性致使科学与巫术联姻

  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?”他对一位记者说:“从北京到合肥采访,你是坐飞机来的吧。假设我们用量子纠缠态来对你进行隐形传输,前一秒你还在北京,后一秒,啪的一下,北京的你没有了,初始化为一堆完全混乱的基本粒子,而一个由另一团基本粒子组成的、包含原本所有信息的你,已经在合肥出现了。从原理上讲,量子力学允许我们这样以接近光速传递一个人。”关于隔空作用,一位同伙说:“打个比方说,纠缠光子就好像两个骰子,甲乙两人身处两地,分别拿其中一个骰子,甲随意掷一下骰子是5点,与此同时,乙手中的骰子会自动地翻转到5点。 ”他们讲神出鬼没、隔空联动,不惜把物理学搞得乌七八糟。2010年潘建伟团队的八达岭-怀来光子隔空传输,比纣王烽火戏诸侯还荒唐,至少烽火是真,光子隔空传输是假。民众曾怒斥这个实验和2012年青海湖的类似实验:“真够不可思议的了”、“梦想中的梦想,而且是白日做梦。”、“这也敢拿出来,你真以为人都傻了吗?”、“假的,不可能。”、“伪科学”、“忽悠,接着忽悠。”、“骗子漫天飞,这年头儿。”、“刘谦的魔术”、“张宏宝第二”、“中国又开始出新的气功大师了”、“科学家都快等价于巫师了”、“见鬼了吧”、“愚人节吗?”、“想圈钱?”、“国家应该立案严查,绝不能让这些骗子得逞。”、“一派胡言”、“亩产万斤,画大饼,炒作。”、“看来小潘是孙悟空再世了”。他们像一群嚷嚷那位皇帝光屁股的小孩子,反映华夏子民的正义感和智慧。连欧洲量子信息第二大团队的领军人尼古拉斯・吉辛都认为,潘建伟团队在青海湖的隔空传输,是一桩隐性诈骗(one potential cheat)。青海湖的光子百公里隔空传输和泽林格团队的加那利群岛两地(拉帕尔马和特内里费)间143公里光子隔空传输,都是弥天大谎、惊天骗局,无论是故意还是出于愚蠢。如戈培尔所言:“如果撒谎,就撒弥天大谎,因为弥天大谎往往具有某种可信的力量。”公众对潘建伟组测定隔空作用速度下限的文章也有不少负面评论:“不信,光速最快!纠缠是靠什么来传递信息的呢?”、“怀疑这个速度,一万倍不知道怎么测量得到的。”、“量子纠缠居然有逻辑速度!”、“明显得很,这是伪科学,别信。光速最快,这是物理常识。”、“这个真不懂!我估计90%的人都不懂,或者该是99%。”、“没有质量如何传递状态,唯物主义怎么学的。”、“又一个气功大师”、“老婆,快出来看神仙了。”、“与跟‘我隔着几十米一指头戳死你’的那个大师一样”、“继续吹,一直吹。”、“浮夸风阴魂不散”、“人屎可以喂狗,狗屎可以肥田,他这个有啥用?”、“用速度来描述,放大了功劳,歪曲了理论。”、“真有可能是个骗子,骗的越高深,不懂的人就越多,就越安全。”、“牛人呀,PRL 看来是骗子杂志,编辑和审稿人也是骗子。”。多么触目惊心、针针见血的评论,潘建伟等居然走火入魔落到与神汉巫婆为伍,败坏了科学和科学家群体的名声。

  关于科学与巫术联姻的结果,有报道称:“惊天地泣鬼神,中国将发射量子通讯卫星。”据悉:“潘建伟教授介绍,基于在中国青海湖等地进行的多项成功实验,量子科学实验卫星的主要技术攻关已经完成,目前正在进行建造卫星的工作,项目整体稳步推进。”“中国将在2030年建成全球化量子通信卫星网络。”请大家注意“基于”的是什么,正是公众怒斥的那个弥天大谎、惊天骗局。

  关于量子隔空传输,早前美国《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。”在最近放映的央视纪录片《互联网时代》中,有一句解释词:“在中国科学院的实验室里,已经看见眉目的量子通信研究,中国的科学家们也来到了潮头,计划在一年后发射的全球首颗量子通信卫星,意味着人类互联网时代未来的传输速度将超过光速万倍,且更为安全。”无独有偶,水变油的假消息近来又在网上流行,谣言称:“中科院汽车燃料研究所今日宣布,一种历经11年研究的新型汽车燃料――水燃料将全面取代汽油和柴油。在一百升水中只需加入5克水燃料添加剂即成为水燃料,成本接近于零,任何燃油发动机无须改造即可直接使用。……国家发改委已初步决定在2015年1月1日起在全国推行水燃料,从2015年7月1日开始,全国城镇汽车不得再使用汽油和柴油。 ”科学院官方微博(8月14日)已发了辟谣声明。有过这么一个故事:“1995年6月4日上午9点,400多位教授、专家汇集哈尔滨工业大学“教师之家”考察“水变油”实验。实验的第一项程序是成立专家组,推选5名德高望重并且过去从未与“水变油”打交道的物理、化学、材料、航天系的教授作组员,由国内著名的化学系教授周靛担任专家组组长。9点20分,众目睽睽之下,周靛指挥4位组员往1个水箱注入750公斤经品尝检验的自来水,然后加入250公斤0号柴油,接着的一幕是周靛亲自往水箱里注入约10克“洪成膨化剂”。10分钟后制成1吨“膨化柴油”,专家组从水箱里放出100公斤产品,进行燃烧和行车实验。实验非常成功,得到在场400多位专家教授一致认可和称赞。”据说:“以校长杨士勤、党委书记吴林为首的十几位专家教授三次考察“水变油”试验,两次上书党中央,反映这个发明的真实性和巨大的经济和科学价值。”量子隔空传输事件和水变油事件何其相似乃尔,恐怕到时也会有一个官方声明:“中国互联网的传输速度超过光速万倍且更为安全是谣言。”此事缘于中科大,不知侯建国校长和许武书记对此有何感想。有人可能会反感甚至愤怒把王洪成的水变油与潘建伟的量子隔空传输相提并论,倒应该说二者是有所不同的,前者的公开表演至少有百分之二十五为真,后者的实验演示是百分之百的假。按尼古拉斯・吉辛教授的说法,潘建伟团队在青海湖的隔空传输是一桩隐性诈骗。以我之见,他们不像是故意诈骗,而是鬼迷心窍,走火入魔, 但在巨大利益诱惑下,有走向诈骗的危险。

  (六)量子纠缠怎么会是非定域的呢

  有人说,量子纠缠是物理学中的最大奥秘,或谓物理世界第一谜。但是,认为量子纠缠意味着非定域性,乃至认为量子力学及自然界是非定域的,是莫大的错误,一个世纪性错误,好在爱因斯坦和薛定谔不相信存在隔空作用,普朗克、玻尔、海森伯、玻恩、约旦、泡利和狄拉克也都没有支持过。如果他们――量子力学的奠基人和创始人――的意见正确,量子纠缠应该有定域解释的,事实也极可能如此。已知,一对全同粒子的纠缠有两个特点:

  (1)两个全同粒子有四个状态,一个粒子必兼有两个状态。

  (2)两个全同粒子的状态的交换导致它们互相纠缠。例在氦原子中,由电子这种纠缠引起的交换能是可以精确理论计算的,有的计算结果可以与直接用强红外激光精确测量的结果比较,很好符合,结论明确。(参见 SCIENCE, 333,196-198, 2011) 从物理实质看,量子态的交换反映初包的不含峰片(准实体)的交换,前面已经说过,这里不妨根据这两个特点打个比方:东乡的书记张三兼任西乡的乡长,西乡的书记李四兼任东乡的乡长,真的,东乡书记一感冒,西乡的乡长就咳嗽,即使张三和李四相距百亿光年,呜呼!“远在天边、近在眼前。”这个情景隐喻量子纠缠是定域的,就是说:量子纠缠是纠缠粒子的零距关联,不论时间,不关媒介,不能分开,不可阻拦。零距关联与这“四不”相一致,而隔空关联与这“四不”相矛盾,也就是说,量子纠缠的非定域解释在逻辑上是自相矛盾的。科学屈从逻辑!把麦克斯韦方程矢量化的赫维赛德留下一句名言:“逻辑坚忍不屈,永恒不朽。”格里菲思说:“非定域的影响源于逻辑错误,当后者被纠正,那些非定域性鬼东西就不复存在。”量子纠缠也有点像管道升所写的情景:“你侬我侬,忒煞情多;情多处,热如火;把一块泥,捻一个你,塑一个我,将咱两个一齐打碎,用水调和;再捻一个你,再塑一个我。我泥中有你,你泥中有我;我与你生同一个衾,死同一椁。”管道升这首缠绵的词让夫君放弃纳妾的念头,那么能否也让相信鬼魅隔空作用的物理学家放弃那个非定域性呢。量子纠缠的非定域性奇葩解释和隔空传输理论都是出于虚实混淆、远近颠倒。虚实混淆是指叠加态中的准空态和非空态的混淆,对应于准实体(初包的不含峰片)与实体(初包的含峰片)的混淆。爱因斯坦认为量子力学的数学形式意味着有鬼魅隔空作用、传心术式的影响,是对这个理论的误解,因为量子纠缠的确存在,好在他坚决不相信有隔空作用,而认为量子力学对物理实在的描述不完备。他在1946年的“自传笔记”中写道:“依我之见,我们应绝对坚持一个假设:体系S2的实在状况无关于对远离的体系S1做了什么。”爱因斯坦讲的不错,不过这里的S1和S2是“再捻塑出的管赵氏和赵管氏”,而不是原来的管氏(编号1)和赵氏(编号2)。量子纠缠公式中出现的是编号1和2,而爱因斯坦所言的测量对象的编号已经是S1和S2,他不知不觉混淆了这两种编号。只是观念上混淆无大碍,遗憾的是许多人相信量子纠缠具有非定域关联性,以致认为量子纠缠体系是信息处理功效非凡的资源。薛定谔认为:“任何发生的“预言的纠缠”显然只能归于这个事实,即这两个物体在较早的某个时候形成真实意义上的一个体系,而且二者已经留下各方的印记。”并说:“在分离体系上的测量不会直接彼此发生影响――那种影响是巫术。”连量子隐形传输(隔空传物 teleportation)理论的始作俑者贝内特都说它像 voodoo(巫毒教的通灵术)。事实上从未有过确实证明隔空作用存在的实验,有很多人在为恢复实在论和否定非定域性而努力,看来爱因斯坦的定域实在论连同因果决定论迟早会重获尊严。狄拉克1975年在题为《量子力学的发展》的演讲中说:“我认为很可能在将来某个时候,会得到一个改进了的量子力学,使其回到决定论,从而证明爱因斯坦的观点是正确的。”

  (七)揭露非定域性演示实验的虚假性

  现在主流认为,贝尔不等式的违反在各种物理体系上已经观察到,强力证明量子力学是非定域的,乃至大自然是非定域的。不过同时也认为,所有实验存在由于技术缺陷造成的各种漏洞,因此原则上还是有可能存在能再现量子力学预言的定域理论。已经先后发现了一些漏洞,又不断报告关闭了漏洞,后来又发现了新的漏洞,所以谨慎的物理学家现在只敢说所有漏洞的关闭还是个问题。不过,阿德尼尔认为:“虽然证明贝尔不等式违反的实验愈来愈准确和无漏洞,必须强调,不管如何地准确和接近理想,它们能证明的不外乎量子力学的有效性,而不是那定理的有效性。”说非定域性已经是实验证明了的,是以讹传讹、三人成虎、积非成是,以致非定域性成为时髦概念、骗局的支柱。实情是这样的,1982年阿斯佩克特等把贝尔型不等式(CHSH 不等式)用在光子上,对一种特定的实验安排,由不等式预言的结果为小于等于2。另一方面,对同样的安排,量子力学预言结果为严格等于2乘根号2(~2.828)。他们的实验结果为2.697,与量子力学的预言相符,而比 CHSH 不等式的预言结果大得多。于是他们大胆做出结论:爱因斯坦的定域实在论是错误的,非定域关联(鬼魅隔空作用)确实存在。对此,我们可以有一个简单的逻辑推理,一种最标准不过的推理方式,既然实验结果符合量子力学,而又有充分理由相信量子力学本身是正确的,那么从这个可信的实验结果,可以直接了当断定贝尔的理论是错误的。一个物理不等式扯上哲学的定域实在论是节外生枝。阿斯佩克特在2007年的文章“To be or not to be local”(定域的还是非定域的)显示态度有所变化,他承认所做的实验只能证明要么实在论不正确,要么定域性不正确,于是后退到“倾向于”认为量子力学是非定域的,不过他还是相信二者都不正确。意味深长的是,至今在期刊上能看到非定域性存在的各种证明,这也许与这类文章好发表有关,现在是论文不发表就完蛋(publish or perish)的时代。据称,潘建伟利用量子纠缠,先后实现了量子纠缠交换、三光子纠缠及其非定域性检验、四光子 GHZ 纠缠和高保真度的量子隐形传态、量子纠缠纯化等重要实验。他主持的光子隔空传输实验和隔空作用速度下限测量实验当然都认为是证明了非定域性。物理学以实验为王,虚假的实验也最能忽悠人,用贝尔不等式做的伪证甚至迷倒了不少同行专家。对此类实验的虚假性,我们必须予以揭露。散托斯说:“依我之见,错误信仰[定域潜变量理论已在实验上被驳倒]影响的扩大是二十世纪物理史上最大的忽悠(delusions)之一。”

  (八)由非定域性倡导的量子革命神话濒临破灭

  阿斯佩克特曾为贝尔1987年出版的书《量子力学中可言语的与不可言语的》写了导论“贝尔与第二次量子革命”。随着物理学的发展,自然期望会有第二次量子革命,但是阿斯佩克特由非定域性倡导的量子革命神话已濒临破灭,事实上27年来依据非定域性没有完成过一桩实事,有关的理论和实验频遭质疑和批评。非定域性子虚乌有,除了用来造假,无第二个用途,对于某些人来说,好在造的假有瞒天过海欺世盗名的魔力,不是吗?神话中最激动人心的数量子计算机,6年前泽林格乐观地估计:“我相信至多20年,人们将日常在桌面上使用量子计算机。”郭光灿告诉记者:“量子计算机之于传统电子计算机的速度,就相当于电子计算机之于算盘。”潘建伟告诉记者:“为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解,目前最快的超级计算机将耗时上百亿年,而具有相同时钟脉冲速度的量子计算机只需大约一分钟。因此,人们一旦拥有了一台量子计算机,那么目前的密码系统将毫无保密性可言!”2013年6月13日中科大新闻网转载香港商报6月9日的报道“中科大量子计算机取得世界性突破:10秒匹敌超计算机几百年”,是记者按中科大提供的消息写的,这种计算机是以量子隐形传输为基础。然而,现在有足够理由相信隔空作用不存在,量子隐形传输不可能,因此永远不可能做出这种计算机。已做成的“D-Wave 机”不是这类想要的量子计算机。再说,他们借波函数坍缩机制制备计算机用的多光子纠缠态,因波函数坍缩不是实在的物理过程,制备出多光子纠缠态是魔术。何来“10秒匹敌超计算机几百年”和世界性突破!

  另一个神话是:“量子通信是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式,可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。”万无一失量子加密是依据“未知量子态不可克隆定理”。要注意,该定理的创建人之一祖瑞克后来说法有所改变:“完善的克隆是不可能的,但是,如近年的研究证明,我们每时每刻能够做近似克隆,或者,有些时候能够做完善的克隆。”其实光子的克隆属于量子态叠加原理不适用的制备过程,由这原理只能以错误的方式推导出错误的“未知量子态不可克隆定理”。何况“已知的”量子态是可克隆的, 客观物理规律怎么会禁止“未知的”量子态的可克隆性呢,未知或已知与自然规律何干。无疑,量子不可克隆就不会有激光器和克隆羊。潘建伟团队在11月6日 PRL 上发表了包含原则性错误的论文“200公里的测量器件无关量子密钥分发”,其中宣称:“量子密钥分发(QKD)能提供通过支持信息理论安全性的安全密钥交换最有吸引力的解决方案。尽管已有极大的实验进展,实用量子密钥分发系统还是会遭受攻击,源于偏离安全性证明的理论模型。”原则性错误是指,这个理论模型来自这个错误的定理。量子力学中哪有什么原理能保证加密万无一失,绝对安全是个噱头而已。现在热传着一个能容易攫取资源的谎言:“量子通信技术的信息安全基量子密码学,若以量子密码学制作“金钥”,则此密钥具有不可窃听和不可复制的特性,它对于信息的加密不再是依靠现代加密技术所依赖的复杂算法,而是靠物理法则来保证。”就算这反映愚蠢,在巨大利益诱惑下,愚蠢会走向诈骗。他们已经在制造舆论,准备在股市圈钱了,“国信证券推算:未来3-5年内,量子通信市场份额约为90-120亿。而未来5-10年,因为量子通信不仅安全性突出,并且较之传统通信更加高效,有望对传统的通信手段进行替代。这样一来,市场份额将达到千亿级别。同时,经过我国商用化的实现,量子通信很可能作为我国外交的名片,海外市场也将被逐步打开。”据报道,“浙江东方股份所属浙江国贸东方投资管理公司与中科大量子通信技术潘建伟团队达成意向,进军量子通信。”不是说量子密钥分发、量子通信的研究无意义,我们要反对的是那个量子密钥、量子通信绝对安全的幌子和工程上急躁冒进。据悉,2007年美国“先端情报研究计划活动”从国家标准和技术所的量子计算机组撤回资金,还停止资助量子密码分发的研究。再次照旧启动也不见得会有好结果。泽林格与欧洲空间局商讨量子卫星计划无果也不无道理。无论从理论上看,还是从实际情况看,隔空作用、非定域性绝对子虚乌有,阿斯佩克特倡导的量子革命神话因乏善可陈而濒临破灭,一场非定域性豪赌将以惨败告终,系违反科学法则之必然下场。

  (九)大力为非定域性招魂要不的

  潘建伟宣称要与爱因斯坦之谜(鬼魅隔空作用)纠缠到底,要像“两弹元勋”等老一辈科学家们那样为国家和社会的发展贡献自己的一份力量。志向不错,不过罕见有人自己与“两弹元勋”的贡献相提并论的,何况是不是真有贡献还是个问题。他告诉大家:“粒子间的相互纠缠,就是哪怕它们距离很远,但它们之间也会发生关系,会有‘剪不断、理还乱’的‘纠缠’产生,这是个奇怪的物理现象,也是我们物理学家所要探究的奥秘。我因为崇敬爱因斯坦,这辈子就和粒子纠缠这个研究工作‘纠缠’上了,越来越喜欢它,和它再也难以分开。”我们看他是如何崇敬爱因斯坦的,他跟随前导师泽林格把爱因斯坦坚决反对的波函数坍缩假设、鬼魅隔空作用、非实在论、非决定论、量子力学的完备性等发挥到了极致,证明爱因斯坦错了、输了。的确,量子纠缠难题需要破解,但是‘剪不断、理还乱’的奇葩解释不觉太便宜、太荒唐吗。与《物理评论快报》和《自然》杂志青睐证明非定域性的论文相呼应,我国主流媒体大力歌颂潘建伟这位“在量子世界中徜徉”者:他“开启量子世界的窗”、“叩开量子世界的大门”、“揭_量子世界的神秘面”、“抢占量子世界”、“在量子世界中徜徉”。世上尚未有过被誉为揭_量子世界神秘面的人物,如此吹捧不怕世人嗤笑。爱因斯坦在1951年12月12日给他的亲密朋友贝索的信中说:“整整五十年刻意苦思冥想没有使我更接近问题‘光量子是什么?’的解答。现今固然每个无赖都以为他知道答案,然而他在欺骗自己。” 费曼说:“无人懂得量子力学。”当然名人之言不一定永远适用,或者已经过时,不过事实上,潘建伟对量子力学基础问题检验未有任何积极的结果,或者说,对揭开量子世界三大谜团――量子干涉、量子纠缠和经典极限――没有一点儿贡献,恐怕国内外学术界都有此看法。就从对量子力学的认识来看,潘未跳离“无人理解量子力学”之列,即还徘徊在量子世界的大门之外。更有甚者,从5月29至6月14日半月间重量级媒体对潘做了密集宣传,有大标题云:《在“量子世界”追逐中国梦》;《潘建伟:在量子世界里放飞梦想》;《潘建伟:敢做世界领跑者》;《领跑世界的自信从何而来》;《中科大副校长潘建伟:年轻人回归是圆科技强国梦的最大动力》;《潘建伟:“量子梦”托起中国梦》;《潘建伟:量子通信的领跑者》;《潘建伟:心里有个量子梦》;《领跑者潘建伟》;《潘建伟:一个痴迷于“量子世界”的“追梦人”》。宣传的内容千篇一律,几近拷贝。要问,大力宣传潘建伟为哪般?用心良苦,其实在为“非定域性”招魂。如此宣传颠覆爱因斯坦定域实在论的潘建伟,颇像当年宣传颠覆摩尔根基因学说的李森科,称他们金玉其外,败絮其中不为过。似乎,中国科学看物理,物理看量子,量子看信息,两大研究中心――“量子信息与量子科技前沿协同创新中心”和“量子信息与量子科技前沿卓越创新中心”以及两大工程――“量子科学实验卫星战略性科技先导专项工程”和“量子保密通信京沪干线工程”――都押宝潘建伟。他还是中科大副校长、全国高校量子力学研究会理事长和中国青年科技工作者协会会长。要警惕,“兵错错一个,将错错一窝。”梦呀梦,恐怕追逐、托起、放飞、领跑的是南柯一梦。泱泱大国,没有一个科技诺贝尔奖已经够窝囊,要是再闹出一个领跑世界量子巫术大笑话,会让国人感觉啥滋味。

  (十)否定非定域性为发展基础科学做贡献

  的确,自然界有无穷奥秘,未来会出现现今意想不到的种种事情,但非定域性是另外一回事,不能期望它能带来什么好事。如今,眼看量子物理被曲解,科学精神被罔顾,良知被泯灭,媒体和官员被欺骗,纳税人的辛苦钱被糟蹋,有些想法越来越觉得不得不直说。从物理理论和实验两方面考察,有足够理由认为,所谓的非定域关联(鬼魅隔空作用)――“当测量一个粒子时,另一个与之关联的粒子会瞬时改变状态,无论它们相距多么遥远。”――纯属谎言,因而所谓“量子隐形传态可用于大容量、原则上不可破译(万无一失)的保密通信,也是量子计算的基础。”是无稽之谈。还有,从量子纠缠的本性看,用半透半反镜加符合计数器不可能制备出多光子纠缠态,更谈不上应用。简而言之,量子隔空传输是巫术,如此纠缠多光子是魔术,潘建伟具有独创性的多光子隔空传输是魔术加巫术。他自称:“很自豪!这表明国内研究组在量子纠缠方面工作已成功跃居国际领先水平。”实际上,哪怕最简单的一条信息“您好”都不可能隔空传送成功,他们决不敢试一试,因为太容易检验,势必穿帮难堪。另外,从量子纠缠的本性看,2008年潘建伟组的量子中继器是假货,因为至少利用的纠缠交换机制是假。因此,对潘建伟学术工作的评价概括为:依据的理论(teleportation理论等)――荒谬绝伦,实验的路线――胡作非为,所谓的结论――肆意编造,所做的验证――虚伪假冒,所称的应用――画饼充饥。潘建伟这个情况的根子在于对量子态叠加原理和量子纠缠的错误理解。例如他说:“理论上通过量子技术,一个人可以同时出现在合肥和北京。”学过量子力学的都知道,如果一个粒子的波函数有一部分在北京,同时还有一部分在合肥,那么,这个粒子要么在北京被观察到,要么在合肥被观察到,决不可能同时在两地观察到。这位“全国高校量子力学研究会”理事长,去问问任何一位量子力学老师,是不是这样。还有他对量子纠缠的那个‘剪不断、理还乱’奇葩解释。由于隔空作用无丝毫存在的可能性,事实上潘建伟依据非定域性没有取得过有丝毫科学意义的结果,连歪打正着的都没有,唯有用巧妙魔法编造的一系列虚假成果。有人也许会问,潘建伟是如何造假的,作为光学实验工作者,我可以告诉大家,无论有意还是无意,是利用符合计数器和一套光学器件作假的,如果禁用符合计数器,量子隔空传输和相关实验就一概没戏。潘十七年来实事一无所成变得越来越明显,看来只有尊重定域实在论才能办成实事。圆谎总不是办法,那么路在何方。潘毕竟还比较年轻,望及早走出迷途,虽然是件极为痛苦的事情。俗话h得好,浪子回头金不换。不过在目前形势下还要有做第一块多米诺骨牌的勇气。如果不迷途知返,必头撞南墙。小心不要被托尔斯泰所言中:“有些人把个人的结论,津津乐道向同僚讲解,趾高气扬对他人教导,根根花线编织鲜艳锦缎,哪怕有最简单最明显的真理要迫使他们承认那些结论是伪的,我知道多数人,包括能够轻易对付最最复杂问题的,皆难得接受那个真理。”

  量子信息科技领域是造假的重灾区,有意无意的造假还在我国强势流行和蔓延,扫谎打非势在必行,成当务之急,特别是,要防止劳命伤财、祸国殃民的事持续发生。放开眼界看,这里所遇到的情况关系到现代物理基础中的重大问题――光与实物的认识统一、相对论与量子论的融合、波动性与粒子性的综合,所以否定非定域性、制止量子闹剧、粉碎量子骗局,就是直接为发展基础科学做贡献,这倒是一个不可错失的良机。十九世纪物理学上空的乌云(以太疑难,紫外灾难)引发了二十世纪初期出乎预料的科学革命,有点类似,现时的乌云(双胞悖论,非定域性)可能预示着相对论和量子论的一次根本性改进。在这个时机,看我们能否认清方向,勤于学习思考,克服成见,勇于探索求真,力戒弄虚作假,做出几项令世人刮目相看的真正成就。当然寄希望于年轻人,拉比在玻尔诞辰百周年纪念大会上讲:“我觉得,我们还未得要领,下一代人,他们一旦找到那个要领,就会拍拍脑袋说,他们过去怎么会想不到的呢?”

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