眾包審稿的眾包量子物理實驗，讓遊戲玩家幫助堵上了個量子漏洞

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導語：一項非同尋常的研究利用公眾來測試量子物理學，為協作性學術審稿提供了一個良好的範例。

2016年11月30日，星期三，這一天古巴民眾聚集在哈瓦那街頭向菲德爾·卡斯特羅做最後的告別，足球迷們相聚觀看埃爾庫萊斯在西班牙國王杯上以1：1意外戰平巴塞羅那隊。同一天，全球有10萬人一起玩一款線上遊戲，他們指尖翻飛，儘可能以最快的速度輸入一系列0和1的數字——對量子力學的一個核心特徵進行測試。

遊戲玩家參與的是為期一天的大貝爾實驗（BIG Bell Test），實驗結果已發表在《自然》期刊上（The BIG Bell Test Collaboration. Nature 557, 212–216; 2018）。這些發現的產生不走尋常路，對它們的審稿也不走尋常路，算是滿足了人們對一種美妙的物理學理論所期待的那種對稱性。

在實驗結束不到一年的時候，投到《自然》的這篇論文落到了芬蘭圖爾庫大學的物理學家Sabrina Maniscalco的桌子上，等待接受同行評議。考慮到「眾包式」的公眾參與，Maniscalco決定也採取「眾包式」同行評議——當然了，不完全如此。

她把論文拿給7位高年級博士生看，邀請他們同自己進行一天的頭腦風暴，一邊吃著披薩，一邊檢索文獻。她將收集到的評論和批評都寫進審稿報告中，並且在提交報告之前讓所有七名學生都再看一遍。審稿過程沒有違反任何保密要求：學生同意嚴格保密，而Maniscalco選擇接受我們的審稿人身份公開試驗方案，這意味著她的名字以及所有參與學生的姓名都將出現在該研究論文末尾的聲明中。另外兩位審稿人則採用了常規的審稿方式。

實驗室負責人將一篇論文的同行評議工作委託給一名下級同事或與其合作審稿並不罕見——但遺憾的是，同事的貢獻並不總是被認可。據我們所知，以團隊形式開展同行評議並公開聲明具體做法並不常見。我們預期這不會成為一種常態。

儘管如此，與普遍看法相反的是，我們的編輯原則上很樂意看到審稿人讓其他人參與審稿過程——只要能保證保密性，並且讓編輯知情。所有參與同行評議的人都應該得到認可。在理想的情況下，這種合作不僅可以豐富同行評議過程，也可以幫助初級研究人員學習必要技能，使他們自己有一天也能成為合格的審稿人。

回到上文所述的研究，這篇論文探討了量子物理學與定域實在性之間的一種「緊張」關係。後者集合了兩個原則：定域性——在一個物理位置觀測一個粒子不會對另一個位置的粒子的屬性產生直接的影響；實在性——即使我們不去主動測量粒子的可觀察特徵，它們也是存在的。但在量子力學中，遠距離粒子之間的關聯是如此強大，以致它們違反了定域實在性。換句話說，在量子理論中，對於兩個相距遙遠但彼此關聯的粒子，是有可能通過測量第一個粒子而不用直接測量第二個粒子就了解後者的某些特性的。

這樣就出現了一個問題：量子力學是否真的違反了定域實在性，或者是否有一些未知因素可以完善量子力學並解釋這些明顯的違反行為？在20世紀60年代，物理學家約翰·貝爾提出了一種能在實驗室中解決該問題的方法，即研究糾纏形式的量子關聯。在這類實驗中，糾纏粒子的空間分離測量序列導致計算出一個數值，這些數值在定域和實在理論的背景下是不可能的。貝爾實驗多次證實了量子理論的有效性，但它們包含了一些假設，為使用非量子理論解釋為什麼定域實在性會被違反留下了餘地，所以物理學家一直在尋找方法來填補這些漏洞。

2015年，物理學家表明成功的貝爾測試不能歸因於粒子之間的光速通信或測量期間的低效檢測過程。但另一個更加細微的漏洞仍然存在。貝爾測試假設實驗者可以自由選擇他們在每個粒子上進行哪些測量。然而，隱藏變數可能會影響這些選擇，導致所產生的關聯形成糾纏錯覺。

大貝爾實驗堵住了這種自由選擇的漏洞。各個實驗小組不能決定使用哪種測量設置。相反，他們要根據從100,000名玩家那裡收到的不可預測的比特流進行測量。

結果表明，關聯的存在非常明顯，足以駁斥定域實在性。也許2016年11月30日會以另一種形式被銘記：這一天，全世界人民聚集在一起共同測試量子理論。?

Nature|doi: 10.1038/d41586-018-05073-5

原文發布在2018年5月9日的《自然》社論版塊上

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