随机论的胜利：量子纠缠的证实 14

本系列文章预计会有20个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第六季第14篇

--本文较长，预计阅读7min--

上一讲我们了解了薛定谔并不是孤军一人奋战，他的背后还有一个得力干将...

薛定谔从来就不是孤单的。

虽然量子力学不断获得实验的证实，但信仰的力量有时更为强大，几百年来科学家所信奉的因果律、所坚守的决定论，岂是哥本哈根的一派“胡言”所能动摇的？

有一位科学大腕始终和薛定谔站在一起，至死不渝，还不断向玻尔投掷手榴弹，恨不得将随机论的大本营——哥本哈根直接炸坍缩。这位大腕就是阿尔伯特·爱因斯坦。

玻尔和爱因斯坦正在讨论问题（1925年）

爱因斯坦是决定论坚定的信仰者，认为未来的一切都是确定的，一个完备的物理理论应该像牛顿力学、相对论那样，给出精确、唯一的预测，而不是像量子力学那样，只能给出事件发生的概率。

他尤其不能接受的是：世界本来就是随机的，一切都是概率，上帝会掷骰子。

爱因斯坦认为是现有的量子力学无法发现微观粒子的因果关系，才退而求其次来计算概率。

但爱因斯坦也注意到，量子力学所求得的概率与实验结果匹配得非常好，于是老爱这样断言了：量子力学虽然没错，但它是不完备的。啥意思？

就是说还有一个隐含参数在决定粒子的行为，只不过人们没有发现这个参数；一旦这个参数被发现，粒子的行为就可以完全确定。（也就是说可能你只是没有找到合适的数学模型）

具体来说，完全相同的电子通过狭缝后为何会落在荧光屏的不同位置，是因为这些貌似完全相同的电子其实有区别，只不过这个有区别的参数还没有被发现，就是这个未被发现的参数决定了它们应该落在荧光屏的哪一个位置。

于是，爱因斯坦与玻尔进行了三次世纪大辩论。爱因斯坦说：“上帝绝不掷骰子。”玻尔回应：“汝非上帝，安知上帝不掷骰子乎？”

爱因斯坦一时无言以对，因为他没有看过庄子与惠施的故事，要不然他可以这样反驳：汝非我，安知我不知上帝不掷骰子乎？

爱因斯坦与玻尔几次过招都落于下风，更关键的是，爱因斯坦也一直没有构建出他理想中的含有隐含参数的量子力学，所以他对决定论只能先停留在信仰层面，无法在科学层面上与玻尔较量。

爱因斯坦的两个助手一看爱因斯坦招架不住，决定来个三英战吕布，三人合伙搞了一个悖论，名曰EPR悖论，试图用归谬法来打击哥本哈根学派。EPR正是三人的首字母缩写，分别是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森。

这EPR悖论的具体内容，这里不细说。但我们可以围绕决定论还是随机论这个主话题，比较形象地表达一下。

爱因斯坦三人在这里玩了一个归谬法，如果量子力学真如玻尔所云：不但正确而且完备，那么以之为基础，就会推出一个极其荒谬的结论——量子纠缠。

量子纠缠极其荒诞，意思是说：一旦AB两个粒子发生过纠缠……这样说太难听，换个说法：只要A粒子与B粒子曾经牵过手，那么以后无论二者相隔多远，哪怕分别在宇宙的两端，如果你把A粒子拍打一下，B粒子马上会有反应，中间不需要任何时间。

各位读者，这个量子纠缠荒诞不？

若果真如此，岂不是见鬼了？爱因斯坦基于量子力学得到如此荒谬的结论，别提有多高兴了，于是写信告知铁杆盟友薛定谔。

薛定谔此时正在养猫，看到爱因斯坦的来信，兴奋地大喊：“爱因斯坦抓住了量子力学的燕尾，我薛某人再用猫抓一下玻尔的脸皮，决定论将东山再起。”

此刻的爱因斯坦更是意气风发，想着量子纠缠一定能压倒玻尔。于是他拿着量子纠缠的结果，指着玻尔的鼻子说：“看一看，瞧一瞧，量子力学就能推出如此见鬼的结论，你还相信这个理论是完备性的、上帝是在掷骰子吗？”

一时间玻尔无言以对，想了一两天后，玻尔回应道：“既然量子力学推算出来是这样，那事情就应该是这样，谁让它两个曾经牵过手？一旦牵过，那就会永远纠缠下去。”

爱因斯坦彻底崩溃了，质问玻尔：“你做人还有底线吗？”

但更令爱因斯坦崩溃的还不是玻尔的底线，而是在爱因斯坦去世二十五年后，量子纠缠竟然获得了实验的证实。

人世间最大的讽刺莫过于此，爱因斯坦为打击量子力学的完备性推出量子纠缠，本想着用来否定量子力学的随机论，但没成想，量子纠缠竟然是事实，是客观存在。爱因斯坦竟然是第一个从理论上推导出量子纠缠的人！

九泉之下的爱因斯坦，当他知道又一个物理学重大发现又要记在他的名下时，估计九泉都被他哭成黄泉了。

所以说，在科学的路途上从来没有平坦的大道，只有不怕打脸、敢于泪洒黄泉的人，才能到达光辉的顶点。

量子纠缠就意味着粒子之间有着幽灵超距作用。所谓超距作用，就是两个物体虽然相隔一定距离，但存在着直接、即时的相互作用；也就是说，它俩之间的相互作用不需要任何媒介，也不需要传递时间。

这个观念早就有，但后来被爱因斯坦否定了，因为相对论认为光速是极限速度，超距作用不需要时间，不就等于说超距作用要比光速还要快无穷倍吗？

这里必须要将量子纠缠的实验证实过程介绍一下。

20世纪60年代，爱尔兰物理学家约翰·贝尔提出了一种检验方法，可以区分出粒子到底是符合爱因斯坦的隐变量理论，还是量子力学的“鬼理论”，即幽灵超距作用。

结果在1981年，法国科学家第一次做了贝尔实验，实验结果支持幽灵超距作用。这对西方的哲学界、科学界和宗教界都产生了巨大震动，实验结果的确太违反我们的常识、我们的直觉，但它真的被实验所证实了。

但实验总会有误差，所以还是有很多人不信这个“幽灵”。

实验物理学家不断完善贝尔实验，出来的结果都是支持“鬼”的。尽管如此，还是有很多物理学家宁可相信爱因斯坦的“隐”，也不愿意接受量子力学的“鬼”，这幽灵超距实在无法理解。

两个粒子一旦相遇过，无论以后相距多远，把这个“打”一下，另一个马上就知道，无需任何时间，就算是“鬼”，也不能如此过分啊。但科学不是宗教，不能仅仅以信仰做支撑，它需要实证。

面对这么多实验在支持幽灵超距作用，反对“鬼”的物理学家依然持有这种期盼：是这些实验有探测漏洞，导致实验结果不对。

事实证明这些实验确实有探测漏洞，所以双方依然相持不下。

时间到了2015年8月24日，荷兰代尔夫特理工大学的物理学家罗纳德·汉森在网上公布其最新实验，彻底粉碎了爱因斯坦的隐变量理论，判决性地支持了幽灵超距作用：两个粒子只要曾经纠缠过，即便以后相隔亿万里，它俩还会以某种未知的方式纠缠在一起，其中一个心痛，另一个马上感知，这大概就是宇宙中的爱。

关于量子纠缠，这是一个极大的话题，它对人类三观的冲击甚至超过了量子力学的随机论，以后有机会再做展开。

好，今天就先这样~

Masir 2022/08/01

祝 愉快~

参考文献 

[1]《时空简史》

[2] 《决定论or随机论》

图片来自网络