當(dāng)你緊閉雙眼而無(wú)法看到這個(gè)世界時(shí)，你不能因此假設(shè)這個(gè)世界不復(fù)存在。同樣的，早在人類懂得觀賞月亮的時(shí)候，月球便一直存在著，并且繞著地球運(yùn)行。然而，量子力學(xué)卻認(rèn)為一旦對(duì)這個(gè)世界進(jìn)行觀測(cè)，就會(huì)改變它。

玻爾（Niels Bohr）是量子力學(xué)的領(lǐng)袖人物之一，他甚至認(rèn)為在對(duì)如“原子的位置”這類可觀測(cè)量進(jìn)行測(cè)量之前，它是毫無(wú)意義的。如果這一觀點(diǎn)正確，就意味著觀測(cè)的行為至少會(huì)改變這個(gè)世界，甚至可能會(huì)創(chuàng)造世界。這同經(jīng)驗(yàn)所告訴我們的獨(dú)立的實(shí)在是完全相反的。自1927年玻爾發(fā)表自己的觀點(diǎn)后，物理學(xué)家和哲學(xué)家就一直對(duì)玻爾的詮釋進(jìn)行激烈的辯論。

在反對(duì)玻爾的聲音中，愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）尤為突出。在他和玻爾之間長(zhǎng)達(dá)多年的辯論中，愛(ài)因斯坦認(rèn)為實(shí)在論和定域性這兩個(gè)原理是基本的。前者描述的是即使是在觀測(cè)之前，物體也應(yīng)該具有定義明確的性質(zhì)；后者則是指物體只能對(duì)其周圍的事件作出直接反應(yīng)從而產(chǎn)生變化，遙遠(yuǎn)的事件無(wú)法瞬間影響物體。

1935年，愛(ài)因斯坦聯(lián)合他的同事波多爾斯基（Podolsky）和羅森（Rosen）對(duì)玻爾的詮釋發(fā)起了一次猛烈的攻擊，他們所設(shè)計(jì)的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)被稱為“EPR悖論”。這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)描述了定域?qū)嵲谡?/strong>（即定域性和是實(shí)在論共同成立）和量子力學(xué)完備性之間的矛盾。EPR論文正是建立在定域?qū)嵲谡撨@個(gè)基本假設(shè)之上的，因此愛(ài)因斯坦等人認(rèn)為量子力學(xué)應(yīng)該被一個(gè)更加完備的理論所代替，一個(gè)能夠表明即使在沒(méi)有觀測(cè)情況下也能知道發(fā)生了什么的理論。

EPR悖論利用了量子力學(xué)的數(shù)學(xué)來(lái)描述一對(duì)位于不同位置上的“糾纏”粒子。根據(jù)玻爾的詮釋，如果你測(cè)量了其中一個(gè)粒子的狀態(tài)，你就立即知道另一個(gè)粒子的狀態(tài)，無(wú)論它們之間的距離有多遠(yuǎn)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為這是不可能的，并把這種可以超光速的作用稱為“鬼魅般的超距作用”。

為了更加清楚地理解什么是量子糾纏，我這里舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。假設(shè)我買了一雙手套，把其中一只寄給在北京的小明，把另外一只寄給在杭州的小紅。由于他們都知道我愛(ài)開(kāi)玩笑，當(dāng)小紅打開(kāi)包裹時(shí)發(fā)現(xiàn)了一只左手套，她立即就知道小明會(huì)收到右手套。“成對(duì)”的手套意味著它們是一個(gè)“糾纏”系統(tǒng)。

手套糾纏和量子糾纏之間的區(qū)別在于，手套早就已經(jīng)有了注定的結(jié)果。當(dāng)我在幾天前把手套郵寄出去的時(shí)候，就已經(jīng)注定了結(jié)局。即使我不知道我給他們寄的手套分別是哪只，但不是這只就是那只，總有一只手套在其中一個(gè)包裹里。小紅不可能打開(kāi)包裹的時(shí)候發(fā)現(xiàn)里面居然是一只鞋子。但量子糾纏告訴我們，包裹里有可能是鞋子。在量子世界中，我所知道的只是我郵寄出去了一對(duì)東西。它可能是手套、鞋子或襪子，而且小明和小紅也不可能知道包裹里究竟是什么，直到它們打開(kāi)包裹。但在小明打開(kāi)包裹看到左手套的那一刻，他就立即知道小紅收到的是右手套。

如果這聽(tīng)起來(lái)很奇怪，不要擔(dān)心，你并不孤單。即使是物理學(xué)家也會(huì)覺(jué)得這樣的現(xiàn)象是非常詭異的。詭異到有些人認(rèn)為肯定有什么神秘的事情發(fā)生，偷偷地告訴這兩個(gè)粒子要怎么做。我們或許不知道結(jié)果會(huì)是什么，但是兩個(gè)粒子知道。

面對(duì)這樣的問(wèn)題，物理學(xué)家分為兩個(gè)陣營(yíng)。一方是站在玻爾這一邊，他們認(rèn)為當(dāng)你對(duì)糾纏粒子對(duì)的其中一個(gè)粒子進(jìn)行測(cè)量時(shí)，它瞬間坍縮成一個(gè)狀態(tài)（比如自旋向“上”），我們就立即知道另一個(gè)粒子的狀態(tài)（自旋向“下”）。而另一方則加入愛(ài)因斯坦的陣營(yíng)，認(rèn)為量子力學(xué)是不完備的，測(cè)量結(jié)果肯定是受到了某種定域“隱變量”的預(yù)先決定，只是我們沒(méi)有探測(cè)到它。換句話說(shuō)，兩個(gè)粒子的自旋狀態(tài)雖然看起來(lái)是隨機(jī)的，但卻可能是在兩個(gè)粒子分離的那一刻（或之前）就決定好了。

究竟孰是孰非，這是一個(gè)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能得到判定的事情。到了1964年，物理學(xué)家貝爾（John Bell）提出了著名的“貝爾不等式”，使討論不再停留在哲學(xué)層面。“貝爾測(cè)試”可以用來(lái)檢驗(yàn)這奇異的量子特性究竟是由定域隱變量決定的（即粒子的性質(zhì)在測(cè)量之前就已經(jīng)決定了），還是由非定域的量子糾纏所導(dǎo)致（非定域代表可以超光速傳播）。科學(xué)家通過(guò)對(duì)不同的糾纏粒子進(jìn)行獨(dú)立的測(cè)量，如果在統(tǒng)計(jì)上，粒子對(duì)中粒子間的相關(guān)性超過(guò)了一個(gè)上限，就不能用隱變量來(lái)解釋了，也就意味著結(jié)果更符合量子力學(xué)的預(yù)測(cè)。

貝爾測(cè)試的基本思想很簡(jiǎn)單：實(shí)驗(yàn)者需要產(chǎn)生一對(duì)糾纏的粒子——通常是光子，并將它們送往兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)站，在那里它們的其中一個(gè)性質(zhì)（比如自旋或極性）會(huì)被測(cè)量。如果測(cè)量發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)粒子產(chǎn)生的結(jié)果一致，就意味著要么對(duì)其中一個(gè)粒子的測(cè)量會(huì)立即影響到另一個(gè)粒子的性質(zhì)，要么測(cè)量本身會(huì)導(dǎo)致粒子擁有該性質(zhì)。如果測(cè)量的結(jié)果不相符，那么就驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的定域?qū)嵲谡摗?/span>

然而在過(guò)去的幾十年里，所有貝爾測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都偏向于量子力學(xué)。但這些實(shí)驗(yàn)都無(wú)法給出一個(gè)完美的判定，因?yàn)槊總€(gè)實(shí)驗(yàn)都至少包含了這樣或那樣的漏洞，使得測(cè)試的結(jié)果能夠以與定域?qū)嵲谡撓嘁恢碌姆绞絹?lái)解釋。

其中一個(gè)未被解決的漏洞被稱為“自由選擇漏洞”，它表明研究人員選擇測(cè)量量子粒子的方式可能會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果。在過(guò)去的貝爾測(cè)試中，研究人員會(huì)選擇量子粒子自身的某些方面來(lái)決定如何測(cè)量糾纏的粒子。換句話說(shuō)，自由選擇成為了“定域隱變量”，解釋了在測(cè)試中獲得的結(jié)果。這將使實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，因?yàn)檫@就像是讓學(xué)生給自己出考題一樣。