摘要：在 19 世纪末，经典物理学已取得了辉煌成就，牛顿力学、麦克斯韦电磁理论和热力学等，几乎完美地解释了宏观世界的一切现象 ，人们甚至认为物理学已趋于完善，剩下的只是一些细枝末节的补充。然而，黑体辐射、光电效应等实验现象，彻底打破了经典物理学的平静，使其陷入了无法
量子力学，作为 20 世纪物理学领域的重大突破，主要聚焦于原子和亚原子尺度的微观粒子，深入探究其运动规律 ，与相对论共同构筑起现代物理学的理论大厦。
在 19 世纪末，经典物理学已取得了辉煌成就，牛顿力学、麦克斯韦电磁理论和热力学等，几乎完美地解释了宏观世界的一切现象 ，人们甚至认为物理学已趋于完善，剩下的只是一些细枝末节的补充。然而，黑体辐射、光电效应等实验现象，彻底打破了经典物理学的平静，使其陷入了无法解释的困境。
1900 年，德国物理学家普朗克为解决黑体辐射问题，提出了量子假说，假设能量的辐射和吸收不是连续的，而是以离散的 “量子” 形式进行 ，这标志着量子论的诞生，宛如一道曙光，照亮了微观世界的研究之路。
五年后，爱因斯坦针对光电效应提出了光量子假设，成功解释了这一现象，进一步推动了量子理论的发展。此后，玻尔提出了玻尔原子模型，解释了氢光谱实验，为量子力学的发展奠定了基础。但在这一时期，量子论对微观粒子本质的认识还不够全面，被称为旧量子论 。
进入 20 世纪 20 年代，德布罗意将波粒二象性推广至实物粒子，并得到了电子衍射实验的证实，现代量子力学正式建立。随后，薛定谔、海森堡、玻恩、狄拉克等物理学家全面发展了量子力学的现代理论，用各种特殊的数学形式来表述，使量子力学逐渐走向成熟。
量子力学的核心概念充满了奇异性和颠覆性，与我们日常生活中的经验和直觉大相径庭。
其中，波粒二象性揭示了微观粒子既具有粒子的特性，又具有波动的特性 ，就像光，有时表现为粒子（光子），如光电效应中光的粒子性表现得淋漓尽致；有时又表现为波动，如光的干涉和衍射现象，这是光波动性的有力证明。不确定性原理则表明，在微观世界中，我们无法同时精确地测量一个粒子的位置和动量，这彻底颠覆了经典物理学中关于确定性和可预测性的观念。
还有量子叠加原理，微观粒子可以同时处于多个状态的叠加态，一个量子比特不仅可以表示 0 或 1，还可以表示 0 和 1 的任意叠加态，这为量子计算的超强并行计算能力提供了理论基础。
而量子纠缠现象更是神奇，两个或多个粒子之间可以形成一种特殊的关联，即使它们相隔甚远，对其中一个粒子的测量也会瞬间影响到另一个粒子的状态 ，这种超距作用仿佛超越了时空的限制，爱因斯坦曾将其称为 “幽灵般的超距作用”。这些奇异的概念，不仅挑战着我们的思维极限，也让爱因斯坦对量子力学产生了深深的质疑和厌恶。
在爱因斯坦的认知中，世界遵循着一种被称为 “实在论” 的宇宙观，与我们日常所感知的宏观世界的确定性和可预测性相契合。
他坚信，宇宙中存在着一套恒定不变的自然法则，这些法则就如同精密的齿轮，推动着宇宙万物有条不紊地运行 。
在这个宏观的经典世界里，一切事物的运动参数都是确定无疑的，就像我们打篮球时，只要掌握好出手的力度、角度，综合考虑风速、湿度、温度等环境因素，就能精准地预测篮球的运动轨迹，它绝不会毫无征兆地突然消失或出现在月球上。只要我们掌握了事物的所有运动参数，就能准确预知它的未来走向，也能回溯其过去的运动状态。
爱因斯坦深受牛顿力学的影响，牛顿所构建的经典力学体系，以简洁而优美的数学公式，如牛顿运动定律和万有引力定律，成功地解释了宏观物体的运动规律，从苹果落地到天体的运行，无一不遵循这些定律。这使得爱因斯坦坚信，宇宙的运行就像一个精密的钟表，每一个部件都按照既定的规则精确运转，所有的物理现象都可以用确定性的方程来描述，因果关系是明确而必然的。
他认为，上帝是一位理性而严谨的创造者，他所创造的宇宙必然是有序、和谐且可预测的，绝不是一个充满随机性和不确定性的混乱世界。这种对宇宙确定性的坚定信念，贯穿了爱因斯坦的整个科学生涯，也成为他反对量子力学不确定性的重要思想根源。
1927 年，德国物理学家海森堡提出了著名的不确定性原理，在物理学界掀起了惊涛骇浪 。该原理指出，对于一个微观粒子而言，其位置和动量无法同时被精确测量。用数学公式表达为：ΔxΔp≥h/4π ，其中 Δx 表示位置的不确定性，Δp 表示动量的不确定性，h 为普朗克常数 。这意味着，当我们试图更精确地测量粒子的位置时，其动量的不确定性就会增大；反之，当我们更精确地测量粒子的动量时，位置的不确定性就会增大。
这一原理彻底颠覆了经典物理学中关于确定性和可预测性的观念。在经典力学里，我们可以通过牛顿运动定律，精确地计算出物体在任意时刻的位置和动量，就像预测天体的运行轨迹一样准确无误。然而，海森堡不确定性原理揭示了微观世界的本质特性，这种不确定性并非源于测量技术的局限，而是微观粒子本身固有的属性。
它表明，在微观尺度下，我们无法同时确切地知晓粒子的位置和动量，这与我们日常生活中的经验和直觉大相径庭，也让爱因斯坦难以接受，因为这与他所坚信的宇宙的确定性和可预测性背道而驰。
在量子力学中，微观粒子的运动和状态不再像经典物理学那样可以用确定的轨迹和参数来描述，而是通过一种神秘的概率波函数来刻画。波函数的模平方（|ψ|²）代表了在某一时刻、某一位置找到粒子的概率密度，这就是量子力学的概率解释。也就是说，我们无法确切地知道粒子在某一时刻的具体位置，只能计算出它在不同位置出现的概率分布 。
以电子的双缝干涉实验为例，当单个电子通过双缝时，它不会像经典粒子那样沿着确定的路径穿过某一条缝，而是以一定的概率同时通过两条缝，形成干涉条纹 。
这表明，电子在传播过程中处于一种概率叠加的状态，只有在被观测时，波函数才会瞬间坍缩，粒子才会以一个确定的位置出现。这种概率性的描述与爱因斯坦所追求的确定性宇宙观形成了鲜明的冲突。爱因斯坦认为，物理理论应该能够精确地描述自然现象，而不是依赖于概率和不确定性。
他坚信，上帝不会掷骰子，宇宙中的一切都应该是有规律、可预测的，量子力学的概率解释在他看来是对物理本质的模糊和妥协，是一种不完备的理论。
量子纠缠是量子力学中一种最为神奇和诡异的现象，它展示了微观世界中粒子之间超乎寻常的关联。当两个或多个粒子处于纠缠态时，无论它们相隔多远，哪怕是在宇宙的两端，对其中一个粒子的测量都会瞬间影响到另一个粒子的状态，这种影响似乎是超距的，不需要时间，也不需要任何媒介传递信息 。
1935 年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出了著名的 EPR 佯谬，试图通过思想实验来揭示量子纠缠现象中可能存在的问题。他们设想有一对相互纠缠的粒子 A 和 B，将它们分开并分别送往相距遥远的两个地方。
当对粒子 A 进行测量时，根据量子力学的预测，粒子 B 的状态会瞬间发生相应的改变，这就好像两个粒子之间存在一种 “心灵感应”，能够无视空间的距离进行即时通信。然而，这种超距作用显然违反了爱因斯坦相对论中光速不变和局域性的原则，在相对论中，信息的传递速度不可能超过光速，任何物理作用都必须在局域范围内发生 。
爱因斯坦将量子纠缠称为 “幽灵般的超距作用”，他难以接受这种超越时空限制的现象，认为这背后一定隐藏着某种尚未被发现的隐变量。
他提出隐变量理论，试图通过引入这些隐藏的变量来解释量子纠缠现象，使其符合经典物理学的确定性和局域性原则。然而，后来的一系列实验，如阿斯派克特实验等，都证实了量子纠缠的存在，并且实验结果与量子力学的预测相符，而与隐变量理论相悖 。这使得爱因斯坦的隐变量理论逐渐被冷落，也让量子纠缠成为了量子力学中一个无可争议的奇特现象，深刻地挑战着我们对宇宙的传统认知。
面对量子力学不确定性这一颠覆性的概念，爱因斯坦内心充满了质疑与抗争。
他坚信，宇宙的运行应该遵循确定性和因果律，而不是依赖于概率。在他看来，海森堡不确定性原理所描述的不可预测性，与物理定律应有的精确性和可预测性背道而驰 。他无法接受微观粒子的行为只能用概率来描述，认为这是对物理现象本质的一种模糊和歪曲。
1926 年，爱因斯坦在写给马克斯・玻恩的信中，明确表达了自己对量子力学不确定性的不满 ：“量子力学固然是堂皇的，可是有一种内在的声音告诉我，它还不是那真实的东西。这理论说得很多，但是一点也没有真正使我们更加接近‘上帝’的秘密。我无论如何深信上帝不是在掷骰子 。”
这句 “上帝不会掷骰子” 成为了他反对量子力学不确定性的标志性言论，也体现了他对宇宙确定性的坚定信念。在爱因斯坦的观念里，上帝是一位理性而严谨的创造者，他所构建的宇宙必然是有序、和谐且可预测的，绝不是一个充满随机性和不确定性的世界。
为了消除量子力学中的不确定性，爱因斯坦踏上了一条充满挑战的探索之路。他试图通过扩展广义相对论，将引力与电磁力统一起来，构建一个能够解释万物的 “万物理论” 。在他看来，引力是将整个太阳系连在一起的力量，电磁力则是将原子与原子连起来的力量，如果能够成功结合这两种力量，或许就能揭示量子力学核心的不可预见性背后的真正原因，从而让量子力学的不确定性得到合理的解释。
从 20 世纪 20 年代开始，爱因斯坦便全身心地投入到统一场论的研究中 。他运用数学工具，试图找到一种能够描述引力和电磁力的统一数学框架。他借鉴了黎曼几何等数学理论，对时空的性质进行深入思考，希望将电磁现象也纳入到广义相对论的时空框架中 。
在这个过程中，他提出了各种设想和模型，如将度规张量推广以包含电磁学的信息，引入额外的维度来实现引力和电磁力的统一等 。然而，每一次的尝试都面临着重重困难，他所提出的理论要么与实验结果不符，要么在数学上存在难以解决的问题。
例如，1928 年，爱因斯坦发表了一篇论文，试图将电磁力与引力结合起来。他提出了一个新想法，其中度规张量可能有一个可以描述电磁学的反对称部分。在广义相对论中，时空是由度规张量描述的，它是对称的；在电磁学中，有一个叫做场强张量的东西，而它是反对称的 。
他认为，可以将度规张量变成任意张量，使用对称部分表示引力，用反对称部分表示电磁力。但这个想法存在问题，因为广义相对论中的度规张量与场强张量无关，而与电磁势相关。如果想将两者结合起来，必须将电磁势放入度规中 。后来，西奥多・卡鲁扎添加了空间的第四维，并将电磁势放在那里，这个想法被奥托・克莱因改进，形成了卡鲁扎 - 克莱因理论 。但该理论只给出电磁场，不能描述带电粒子，没有解决爱因斯坦想要解决的问题 。
尽管面临着诸多失败和挫折，爱因斯坦始终没有放弃对统一场论的追求。他坚信，宇宙中必然存在一种统一的理论，能够将所有的物理现象都纳入其中 。
他的这种探索精神和对科学真理的执着追求，激励着后来的物理学家们不断前行。虽然爱因斯坦最终未能实现统一场论的梦想，但他的工作为后续的研究奠定了基础，启发了无数科学家继续探索宇宙的奥秘 。在他之后，物理学家们沿着他的思路，不断尝试新的方法和理论，如弦理论、超对称理论等，这些理论都试图在更高的层次上实现自然界基本力的统一，虽然目前仍未取得完全成功，但每一次的探索都让我们对宇宙的本质有了更深刻的认识 。
来源：宇宙探索