摘要：当你藏在手后，他们似乎便认为你消失了；而当你移开双手，展露笑脸，他们仿佛见证了你的“再现”。对他们来说，这不啻为一场妙趣横生的奇遇，但对成年人而言，这不过是一场枯燥乏味的把戏。

小孩子或许在数学上稍显笨拙，却在某些量子力学领域展示出惊人的悟性。以躲猫猫为例，这项游戏在宝宝眼中极富魅力，他们尚不理解“客体永久性”的概念。

当你藏在手后，他们似乎便认为你消失了；而当你移开双手，展露笑脸，他们仿佛见证了你的“再现”。对他们来说，这不啻为一场妙趣横生的奇遇，但对成年人而言，这不过是一场枯燥乏味的把戏。

然而，孩子们终将懂得，物体并不会无缘无故地消失或出现。他们长大成人，开始接触物理学时，会发现客体永久性的观念已经根植于心，以至于几乎不用进一步解释。这种宇宙在我们不看它时依然存在的观念，构成了物理学中最基本的假设之一。

大多数科学家认为，即便我们不曾注视，宇宙依旧实实在在地存在，这种独立于观察者意识之外的宇宙存在论，在物理学中被称作实在论。

然而，量子力学的异乎寻常使得科学家们犹豫是否该放弃这一最基本的前提，这也成为量子力学初衷最为激烈的辩论之一。

一方面，尼尔斯·玻尔坚持，不经过观察赋予宇宙以现实是毫无意义的，因为在未进行测量时，量子系统仅仅以一种模糊的混合形态存在，我们称之为叠加态。在未进行观察时，描述这种叠加态的波函数构成了现实的完整画面，我们所熟悉的、明确的物质宇宙只有在被观察时才有意义。这种若隐若现的宇宙正是玻尔的哥本哈根诠释的核心所在。

而另一方面，阿尔伯特·爱因斯坦则坚信现实是客观的，它独立于我们对其的观察。他坚信波函数以及整个量子力学都是不完整的，必然存在着所谓的隐变量，以反映更加真实的物质世界。

为了证明玻尔想法的荒谬，爱因斯坦与波多尔斯基、罗森共同构想了一种量子情形，在其中，若要否定实在论的假设，就必须放弃另一个几乎神圣的观念：定域性。

定域性是指宇宙中的任何一点只能与邻近的位置产生互动，这是爱因斯坦相对论的基础，它表明因果关系的传播速度不应超过光速。

爱因斯坦、波多尔斯基、罗森悖论，即EPR悖论，引入了量子力学中最为神秘的概念之一：量子纠缠。当两颗粒子短暂相互作用后，它们会相互影响，以一种特定的方式相互联系。

在我们不进行测量的情况下，这些粒子可以保持不确定性。量子力学要求我们用一个单一的组合波函数来描述整个粒子对，这个波函数涵盖了每个粒子的所有可能状态。这样，两颗粒子就形成了一个纠缠对。

根据哥本哈根诠释，对一个粒子的任何测量都会导致整个纠缠波函数的坍缩，进而影响到对另一个粒子的测量结果。这种理论上可以在任何距离间瞬间传递的影响，甚至可能逆时而行，违背了定域性，甚至可能违背了因果律。爱因斯坦等人认为这种观点是荒谬的，他们认为宇宙的每个点都应该是真实存在的，并且是可知的量，其影响绝不能超过光速。

在当时，玻尔和爱因斯坦的辩论似乎带有哲学色彩。然而，在1964年，爱尔兰物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出了一个实验，以解决这一争论。实验涉及纠缠的电子和正电子对，当它们同时由一个光子产生时，两个粒子的自旋方向总是相反。

在测量之前，我们不知道任何一个粒子的自旋方向，只知道它们是相反的。因此，它们的波函数也是纠缠的。对一个粒子自旋方向的测量会告诉我们另一个粒子的自旋方向，无论它们相隔多远。

然而，在量子力学中，测量实际上会改变你所测量的物体。以量子自旋为例，测量的效果特别怪异。我们通过转轴定义自旋方向，转轴可以指向任何方向。但为了测量自旋方向，我们需要选择一个方向放置测量仪器。我们总是发现被测量的量子自旋与我们选择的方向对齐，如果我们垂直地测量，那么自旋将是向上或向下；如果我们水平地测量，那么自旋将是向左或向右。测量迫使被测粒子的自旋方向对齐。

那么这种测量又是如何影响其纠缠对象的自旋方向的呢？

答案将解决玻尔与爱因斯坦之间的争论。第一种情况是，爱因斯坦是正确的，设想每个粒子在所有时刻的自旋方向，在产生时就作为独立存在于其内部的隐变量，之后我们对一个粒子的任何操作都不会影响另一个粒子。当我们随后测量两个粒子的自旋方向时，两者的结果有一定的对应关系，因为它们曾经存在关联，但与我们选择的测量方向无关（也就是说，两粒子的自旋方向测量结果可能相反也可能相同）。

第二种情况是，玻尔是正确的，在产生与被测量之间，电子和正电子只以包含所有可能状态的波函数形式存在。这样的话，对一个粒子自旋的测量会使整个波函数坍缩为具体的固定值，两个粒子于是在我们所选择的测量方向上显示相反的自旋方向。这样的话，我们为前一个粒子选择的测量方向与随后测量的另一个粒子的实测旋转方向会存在关联（也就是说两者的自旋方向结果必然相反），这也正是让爱因斯坦头疼的“幽灵般的超距作用”。

因此，约翰·斯图尔特·贝尔提出了一系列可观测的结果，即所谓的贝尔不等式，以证明爱因斯坦是正确的，或者量子力学是需要定域隐变量的。

但如果一个纠缠实验违背了贝尔不等式，那么定域实在论也被违背。实验的难度在于，纠缠量子态的产生和维持都极为困难。

然而，在20世纪80年代，法国物理学家阿兰·阿佩斯成功地进行了实验，他没有使用自旋纠缠的电子和正电子对，而是使用了偏振纠缠的光子对。偏振就是光子电磁场的指向，其原理与自旋纠缠相似。

阿佩斯发现，对一个光子选择的偏振测量方向，与其纠缠对象最终测得的偏振方向间存在关联，贝尔不等式被违背了！这个实验甚至设计得使得纠缠光子间的影响只能以超光速传播（也就是说，最低速度都比光速快）。之后，众多实验在不断增大的尺度上验证了这一结果，科学家们甚至在数公里尺度上观察到了那种瞬时影响。

现在我们已经确认贝尔不等式被违背了，也说明波函数不可能存在定域隐变量。这是否意味着哥本哈根诠释得到证实，同时否定了定域性和实在性？我们是否真的生活在一个在我们不看它时就消失的宇宙？

那些纠缠实验的结果看似违背了定域实在论，但这也可能只是违背了定域性或实在性其中之一。实际上，贝尔本人认为违背他的不等式，只否定了定域性，而实在性是可以保留的。

非定域性要求纠缠粒子间有瞬时影响，这对接受相对论的人来说是亵渎。然而，非定域性与相对论实际上是可以共存的。

相对论要求因果律成立，即信息不能超光速传播。而在所有那些纠缠实验中，并没有真正允许信息在粒子间传输，只有在测量后，并且比较测量结果之后，我们才可能看到纠缠粒子间的影响，宇宙似乎避免了信息超光速或逆时传递的悖论！

哥本哈根诠释与所有量子观测结果相符，而玻尔的时有时无的宇宙可能正是我们生活的宇宙。但请注意，只要摒弃定域性，实在论和隐变量也是合理的。

例如，纠缠的粒子可能通过爱因斯坦-罗森桥（虫洞）连接，虫洞允许远距离的瞬时作用。还有一种解释是不牺牲实在性和定域性的多重宇宙诠释，这一解释为许多量子物理学爱好者所知。

来源：宇宙探索