10月4号中秋节晚上，科学网以直播方式播放了2022年诺贝尔化学学奖的发布现场。斯德哥尔摩的法国皇家科大学宣布，将2022年诺贝尔化学学奖授予美国化学学家阿斯佩克特（Alain）、美国实验和理论化学学家克劳泽（JohnF.）和德国科学家泽林格尔（Anton），以嘉奖她们“用纠缠光子进行的实验，确立了贝尔不方程的违背，并开创了量子信息科学”（forwith,theofBelland）。
阿斯派克特、克劳泽和泽林格尔的工作，通过对“贝尔实验”的剖析，否认和诠释量子现象的奇特性质——非定域性和量子远程关联的纠缠态，也决定性地否定了玻姆隐变量的存在，肯定了现有量子热学理论的正确性，所以意义深远。它对进一步肯定和加深对量子热学的理解，发展在量子信息，尤其是量子通讯和量子估算方面的应用，更是有着宽广的前景。
1.量子现象中的非定域远距离关联
关于非定域远距离关联，指的是这样一件事情。考察粒子(光子或电子等)通过双狭缝后在屏上产生的干涉花样，当挡住一个缝而让粒子只通过另一个缝时，干涉花样将立刻变为衍射花样。可以构想，假若这两个缝相距相当远，它们之间是类空间隔（即它们之间不可能交换信息而实现因果联系），一个缝被封住的信息是怎样瞬时地传达到另一个狭缝处的呢？假如确有讯号在它们之间传递，那是违反相对论的定域因果性原则的。
问题的严格叙述要从所谓EPR论证(或EPR佯谬)说起。1935年，爱因斯坦和波多耳斯基(B.)、罗森(N.Rosen)共同发表了一篇题为“能觉得量子热学对化学实在的描述是完备的吗?”的文章（见许良英等编译《爱因斯坦选集》(第一卷），商务印书馆（1976）：328-335），觉得：假如现在的量子热学是正确（自洽）的，这么它就一定是不完备的，由于理论中没有完全包括数学实在的每一个元素所对应的数学量（测不准关系，或称“不确定度关系”）。
其实，要辩明这一问题，首先得明晰定义究竟哪些样的理论才算是“完备”的？EPR（爱因斯坦、波多耳斯基、罗森三个人姓名的首字母）觉得：假如数学实在的每一个要素都在数学理论中有它的对应量，这么这个理论就是完备的。而假如对化学系统不作任何干扰，才能确定地预言一个数学量的值，这么这个数学量就是数学实在的要素。换句话说，客观实在性与人们的观测无关。
另外，还须认定满足相对论的定域性原则，即自然界不存在超距作用，没有超光速讯号。EPR论证大致上是这样的：为简单起见，假设现今有一个动量为零的复合粒子系统，在t=0到t=T这段时间分裂为两个粒子Ⅰ和Ⅱ，在T时刻已远离不再有互相作用。现今检测Ⅰ的动量为P，依据量子热学中依然有效的动量守恒定理，对Ⅱ不用进行检测就可以晓得它的动量是-P，因此Ⅱ的动量是数学实在的一个要素。另一方面，检测Ⅰ的座标，按照复合系统的波函数，又可以对Ⅱ不加检测地喻示为，因此Ⅱ的座标也是数学实在的一个要素。假如量子热学理论是正确的，测不准关系创立，Ⅱ就不能同时具有确定的座标和动量。因为座标和动量都是可以观察测度的数学实在的要素，因此一个完整的理论两者皆应宽容其中。依据理论的完备性判据，化学实在的所有要素如今在量子热学中并不同时都有对应量，但是这与检测无关。因此，量子热学是不完备的。
电子的双缝干涉实验：电子和所有微观粒子一样都具有波粒二象性。当一群电子（或则一个一个电子多次发射）通过双狭缝时，电子将携带着机率波的信息，以波的方式通过双缝，在屏幕上产生电子数密集分布的干涉白色。
上文发表后不久，玻尔便迅速地做出了反应。为了强化针对性，他以同样的标题撰文抨击。其要点是不同意EPR的实在性判据，即觉得不可能有无干扰的检测。化学量原本就是和检测仪器、条件与技巧紧密联系着的。任何量子检测的结果使我们得到的并不只是对象客体的信息，并且包含着关于这个客体浸入在其中的实验环境的整体信息。观测者的实验意图、实验安排、实验手段等，这种也可被觉得是一种“干扰”，它不单要干扰Ⅰ，还要影响Ⅱ。检测对象和检测仪器、测量手段共同构成了一个不可分割的整体。两个以前互相作用过的粒子Ⅰ和Ⅱ是互相关联着的一个不可分割的整体，虽然它们分离得再远也将一直是不可分离地互相关联着的。对第Ⅰ个粒子的检测不引起对第Ⅱ个粒子影响的前提是不创立的。系统的这些整体性量子关联是基本的，而把系统看作是由彼此可以分离、并加以单独描写的部份所组成的观点则只能是一种精典近似。这就从根本上改变了关于整体和部份互相关系的观念。因为在这儿不存在关于讯号传递的问题，因此它与相对论中的定域性原则相矛盾的问题也就不存在了。
但是，量子热学的统计特点总让人倍感有些不自在，使人们无法彻底接受。玻姆(DavidBohm)等人的隐变量理论就是试图在量子领域清除统计性而恢复单值决定论的一种努力（关于玻姆的隐变量理论，可以参考洪破虏《物理学理论的结构与拓展》，科学出版社（1988）：§4.2,-4，-5，-6）。隐变量理论觉得，在深一层次中，对单个系统的检测不存在测不准关系，它只是一种量子涨落的统计结果。隐变量理论对于远距离关联的解释是：两粒子的隐变量彼此有联系，它们通过这些内禀性质携带着指示它们抵达给定仪器时应怎样行动的信息，而在不同的实验装置中有不同的行动。这儿不存在观测对象与检测仪器之间不可控制的互相作用。
为了将是否存在定域隐变量的问题付诸实验以作出判断，贝尔（JohnBell）从隐变量存在的假设出发，依据可分离原则，导入了一个两粒子载流子系统的不方程，即贝尔不方程（出自他1964年的论文“OntheRosen”）。例如讨论一个由两个光子或电子那样的粒子1和2所组成的总载流子角动量为零的单态系统。当它们向相反方向飞出很远时，因为角动量守恒，第1个粒子假如是右旋偏振光的，这么第2个粒子也将不受影响还是右旋偏振光的（这句话是如何回事？一个是右旋，另一个不应当是左旋吗？还有为何要说不受影响？）。其实也可以把它们分解成线偏振光态的叠加，实际上有时检测线偏振光态可能更便捷一些。由此导入了遵照隐变量理论的贝尔不方程，其原始方式为：︳P(a,b)-P(a,c)︱≤1+P(b,c),式中P(a,b)称为粒子1和粒子2的“自旋关联”函数，它的定义是：粒子1沿单位矢量a方向的载流子份量与粒子2沿单位矢量b方向的载流子份量两者检测值之积的统计平均值。作同样的理解。他证明了，量子热学的“自旋关联”是与贝尔不方程矛盾的。换句话说，一个定域隐变量理论不能复现手子力学的结果(这被称为“贝尔定律”)。要么贝尔不方程正确，要么量子热学正确，两者必居其三。
自1972年以来早已做过的十五个以上的实验中，只有初期(1973，1974)两个实验是和贝尔不方程一致的，并且其可靠性尚有疑惑。也就是说，特别倾向于否决定域隐变量理论存在的可能性，而肯定量子力学的正确性。
两个电子组成的总载流子角动量为零的系统：无论它们相距多远，仍然是一个统一的整体。例如，当那边电子的载流子状态因为检测从原先的不确定变为向下时，那儿电子的载流子状态就瞬时地从原先的不确定变为向上。这些远程关联并没有发生互相作用的讯号传递，所以不存在所谓“超光速”的问题。
2.量子现象中的纠缠态
量子现象中的纠缠态来自于量子热学中的态叠加原理。例如有名的“薛定谔猫态”就是这样的纠缠态，这是薛定谔在1935年提出的一个思想实验。他构想：将一只猫关在一个装有放射性物质的铁袋子里，放射性物质的硬度小到诸如1小时只有一个原子核发生衰变而放射出一个粒子，也可能不衰变而不放射粒子，二者的机率各为50%。假如一个粒子被发射，它将触发熔断器抬起一把小锤子，打碎一个装有氢氰酸毒药的小杯子而毒杀这只猫。其实，假如没有粒子被发射，猫还会安然无恙活得好好的。将这个袋子搁置1小时，不打开袋子，问：这只猫是活的还是早已死了？倘若这只猫的状态可以用一个波函数方式来描述（其实，在这儿宏观物体的状态能不能用波函数来描述，也还是个问题，不过由于这只是一个假想的思想实验，所以也就不用考虑这个问题了），这么这个波函数所描述的就是一个死活各有一半机率的叠加态。这样的叠加态，也就是我们常说的“纠缠态”。
在我们未打开袋子观察之前，这只猫是活的还是死的?它其实不会既是活的又是死的。在观测之前，猫处于死活各占一半的叠加态，观测行为将使机率坍缩，而以相等的可能性落在猫活着或死了的本征态之一上。有人构想，假如把箱壁弄成是透明的怎样？则按时子力学，连续地观测放射性原子核，就是对它施加了作用，它就可能永远也不衰变，因此猫也就仍然不会死去，这是因为箱壁透明时的观测实际上是照明用的光子与放射性核的互相作用改变了核衰变的概率特点的结果（这常称为“量子芝诺效应”）。
量子芝诺效应：当单个电子通过双狭缝时，在屏幕中将打出一个光点，重复多次，大量电子的光点将在屏幕上产生疏密相间的干涉白色。但是，假如想用侦测器观察电子到底是通过那个缝的，屏幕上的干涉白色将立刻消失，成为直对狭缝的两条光带。这让人倍感十分怪异，这等于是说“如果盯住看烧沸水，水就永远不开。”其实，这个现象再好不过地说明了：在量子现象中，那个完全不受观测影响（或则说“干扰”）的数学实在是不存在的。
且不说无人观察时的猫处于一种死活无法分辨的不确定状态这一点很难让人接受，观测行为居然能以相等的可能性决定猫的死活这一点更难让人接受。虽然，日常生活中的猫这一宏观物体，总是处在同环境的互相作用之中，这些互相作用已不可防止地会使其叠加态坍缩为单一态，这些坍缩与对它何时进行观测似乎无关。可见，薛定谔猫的状态不是被观测所改变的，而是被互相作用改变的，人的观测只是让这些结果显示了下来而已。处于纠缠态的系统，它上面的所有子系统都是互相关联着的，或则说上面的子系统是作为一个整体的一部份存在的，无论它们相距多远，只要其中的一个子系统发生变化，这么其它的所有子系统就会跟随发生变化，这就是量子现象的整体性特点。这儿并没有信息传送的问题，所以根本不存在超不超光速的问题。假如说它是哪些超光速现象的超距作用，违反了相对论中的光速不变原理，那完全是误解。
薛定谔猫态：图示描述猫的波函数是一个活态和死态各有一半机率的叠加态，观测将使波函数发生坍缩，坍缩到对观测者呈现下来的那种本征态
3.贝尔不方程的实验检验
自从1964年贝尔提出贝尔不方程之后，化学学家们总算找到了可以判定隐变量理论和量子热学到底谁正确的标准。从1972年到1982年间，相继进行了许多检验贝尔不方程的实验。在这种实验的结果中，绝大多数的可靠的结果都与量子热学的预言相一致——即贝尔不方程不创立，基本上可以断定定域隐变量理论不存在。不过，这些贝尔不方程的检验实验在实际上也都还存在着不少的“漏洞”，因为在实验中所用的粒子对、分析器和检验器等还存在一定的缺点。正是因为有漏洞的存在，定域隐变量理论的支持者们坚持觉得该理论并没有完全被排除。
下边来介绍实验中排除漏洞的技巧。阿斯派克特小组在进行实验的时侯巧妙地设计了一个随机切换开关，它可以使偏振光剖析器的方向在光子离开源以后可以切换。让两个检偏镜距离纠缠源分别大概6米左右。因而，当两个光子快到检偏镜的那一刻，它们的距离大概是12米。最快的信息传递速率是光速，光也须要40毫秒的时间来走完12米的路程。她们使用的设备，能促使检偏镜在每20毫秒的时间内旋转一次。这样在一个光子从检偏器的一端传播到另一端之前，检偏镜早已做了旋转，两个纠缠光子就不能有足够的时间来互相通知对方。
阿斯派克特实验满足爱因斯坦的定域性条件，即：“要求两个粒子的关联检测的选择在每一个剖析器上都是完全独立的。尤其是，当一个检测进行时，人们必须保证在两个剖析器之间没有通讯。……这指的是，两个测量风波所要求的时间必须短于从一个剖析器/检查器传播到另一个的时间。”该实验结果同量子热学的预言一致。为此，这个实验被觉得早已封闭了定域性漏洞，因而得到大多数学者的肯定。
然而，泽林格尔对阿斯派克特实验尚有一些异议。他觉得阿斯派克特实验还有一个致命的弱点，那就是开关的切换不是随机的，而是准周期的，在参数上也有重合。换句话说，该实验还不能完全封闭定域性漏洞。阿斯派克特关于这个实验的论文中就曾强调：“我们以小于L/C的速率改变偏振光器的方向。由于这些改变并不是真正随机的，而是准周期的，因而理想的方案并没有完成。为了驳斥遵守爱因斯坦隐热阻的理论，一个具有完全随机开关的愈发理想的实验是必要的。”
定域性隐变量是否存在的实验关键，就从定域性漏洞是否完全封闭转入了检偏器是否是随机转动的问题。于是实验中检偏器是否还能随机的转动成了实验的最为关键的环节。基于这个考虑，泽林格尔等人进行了更为健全的实验。1998年魏斯（G.Weihs）,杰纳维恩（T.）,西蒙（C.Simon）,韦恩丰田尔（H.）和泽林格尔在《物理评论快报》上发表了“严格爱因斯坦定域条件下贝尔不方程的违背”[Phys.Rev.Lett,1998(81):5039-5043]的论文。她们所完成的这个实验，在相关的文献中常被称为泽林格尔实验。
泽林格尔实验使用热阻下转换（PDC：down-）技术来形成纠缠光子对，如图所示（以下图像取自A.，etal.Antestofnon-local..2007,446:873-874）图中，从泵浦激光器中形成的激光脉冲，通过一个2毫米厚的非线性晶体形成纠缠光子对。光子对分别经过二分之一玻片和长度为上面二分之一的非线性晶体补偿后，经过偏振光剖析器。以后光子再经过滤光器后，分别落在两个计数器上A=±1和B=±1方向上，借助庞加莱球来记录有关数据。其中，右侧线路中插入四分之一玻片是为了调节不同的角度差，以易于进行多次检测。
实验装置图示
实验的结果如右图a所示。图a标绘了对非定域隐变量理论（NLHV）的不同角度时，实验值及隐变量理论值、量子热学理论值的变化情况。从图中可以看出，当时，实验值和量子热学理论值符合的挺好，而与隐变量理论值则偏离较大，且在时偏离最大。
图a检验隐变量理论实验座标图
（原先Bell理论所提供的不方程在实验上很难检验，因而克劳泽等人在1969年提出了一个与之等价但在实验上更友好的CHSH不方程，C就是克劳泽姓名的首字母。对贝尔不方程的实际测量，通常用的就是CHSH不方程。）
下边图b标绘了在不同角度时，实验值及贝尔-CHSH不方程值、量子热学理论值的变化情况。从图中可以看出，时实验值与量子热学理论值符合的挺好，远超出贝尔不方程的限制，在时实验值超出此值最多。在泽林格尔实验中有一个特别重要的改进，使用了一种真正的数学随机数发生器，以克服阿斯派克特实验所留下的缺憾。
图b检验贝尔不方程实验座标图
4.几个须要澄清的问题
①为了浅显地说清楚哪些是量子纠缠，好多人用打比方的方法来说明，这其实也未尝不可。其中最常用的就是那种“手套”比喻，即当我手上的这个袋子里的手套若果是右手，那一定可以肯定远处的那种袋子里的手套一定是双手。并且这儿有个“坑”需要注意，那就是：倘若这也算“纠缠”的话（暂且可以称它为“经典纠缠”），它与“量子纠缠”还不是一码事。其区别在于：精典纠缠中，那种远处手套的手指，和你手中手套的右手都是确定的。而在量子纠缠中，两个“手套”的状态，在没有打开袋子观测之前都并不确定，而是只有一定的机率（例如各有50%）取某个值。只有当你进行了观测，使你手中的“手套”坍缩成为“左手”，那远处的“手套”就手动因为“纠缠”而成为“右手”，这才是量子纠缠。
②关于定域性：狭义相对论否定了牛顿精典热学的超距作用，觉得一个物体对另一个远处物体的作用，是通过场传递过去的诺贝尔物理学奖2023量子纠缠解读，是须要时间的。因为真空中的光速是自然界最快的速率，所以互相作用传递最快的速率也就是光速，瞬时的或则超光速的互相作用是不存在的。一个物体对远在30万公里之外的物体发生互相作用，最短也须要一秒钟时间。假如那种物体在40万公里处，在一秒钟时间是不可能对它发生作用的。这就称作“定域性”。在量子现象中，假如总载流子为零的双粒子系统中的两个粒子相距甚远，例如有40万公里诺贝尔物理学奖2023量子纠缠解读，假如它们处于量子纠缠态，这么这儿粒子的状态一旦发生变化（例如检测载流子从不确定变为向下），远处的哪个粒子的载流子都会瞬时地从不确定变为向上（因为角动量守恒），不须要时间。这些情况若果是真的，那也许是违背“定域性”原则的。这看上去与狭义相对论直接矛盾，所以爱因斯坦称它为“鬼魅般的超距作用”，觉得那是绝对不可能的。但事实上，因为检测的结果不能事先确定，量子纠缠并不传递信息，所以并不存在哪些“超光速”违反狭义相对论的问题。
③关于“整体性原则”：整体性特点是量子现象所特有的，是一种既区别于精典数学，也区别于相对论的性质。正由于量子现象具有整体性，所以才有了量子纠缠。因为处于纠缠态的粒子并不是通过互相作用而关联的，哪个粒子的行为并不是因为这个粒子对它的作用而发生改变的，它们之间并不存在那个因为互相作用而发生的因果关系，所以也就不存在哪些“超距作用”的问题。狭义相对论的“光速不变原理”仍然创立，真空中光速是自然界互相作用传递的最大速率这一点也依然正确，相对论的定域性原则依然有效，这一切都没有任何变化。只有在量子现象中就会有量子纠缠，这是须要明晰分清的。
④关于贝尔不方程：约翰·贝尔原本是相信爱因斯坦相对论的定域性的，觉得量子热学的非定域性量子纠缠可能有问题。在爱因斯坦的EPR佯谬提出之后，他导入一个不方程（贝尔不方程）的目的，是想通过用实验来否认这个不方程，肯定定域性而否定非定域的远距离关联，即量子纠缠的可能性。但是，实验的结果却事与愿违，大量的越来越精确的、堵塞了越来越多漏洞的实验都否定了这个不方程，也就是肯定了量子热学没有问题，那个觉得量子热学的底层还有一个满足定域性的“隐变量理论”的观点并不创立。正确的叙述应当是：实验断定了贝尔不方程不创立，因而现有的量子热学理论是正确的。贝尔不方程只是一个判据，大量的实验目的是通过贝尔不方程的检验来肯定或否定量子力学，贝尔不方程本身不存在正确与否的问题。
⑤爱因斯坦所持的那个实在论，即数学实在的每一个要素都应当在数学理论中有它的对应量而完全与检测无关，以及玻姆等人的那个企图甩掉量子机率性的定域隐变量理论，是否存在？还有，是不是只有决定论的因果性，机率论的非决定论是不是也是一种因果性？这原本都是一些理解量子现象的基本哲学问题。贝尔不方程及其检验，是将一个基本的哲学问题，通过物理的诠释论证，转化成为一个可以通过实验来解决的数学问题，这是一个重大的壮举，有着深远的意义和深刻的内涵。可以预期，将来可能会有更多的在哲学上有争议的问题，通过物理处理，转化成为可以通过实验断定的问题，那将是哲学研究的一大进展。