2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)揭曉，三位量子力學(xué)領(lǐng)域的物理學(xué)家獲獎(jiǎng)。

三位物理學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了貝爾不等式不成立。這是對(duì)量子糾纏理論的肯定，同時(shí)也宣告愛(ài)因斯坦的“隱形變量”理論錯(cuò)誤。

然而，很多自媒體的作者并沒(méi)有正確理解此次諾獎(jiǎng)的成果，給出了一些誤導(dǎo)性、甚至是錯(cuò)誤的解讀。比較常見(jiàn)的錯(cuò)誤解讀有兩大類(lèi)。

1、本屆物理諾獎(jiǎng)證明愛(ài)因斯坦《相對(duì)論》中光速是宇宙極限速度的假設(shè)被推翻，宇宙中存在超越光速傳播的速度。由此可以證明愛(ài)因斯坦錯(cuò)了。

2、量子糾纏理論帶來(lái)了哲學(xué)革命，推翻了因果律。量子力學(xué)史上的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證實(shí)了意識(shí)決定物質(zhì)世界，我們所看到的世界由理念決定。

顯然，以上錯(cuò)誤解讀都是因?yàn)椴涣私饬孔恿W(xué)導(dǎo)致，接下來(lái)我逐一解釋。

先說(shuō)第一個(gè)錯(cuò)誤，量子糾纏證明愛(ài)因斯坦的“光速是宇宙第一速度”的假設(shè)錯(cuò)了嗎？不是。

解釋這個(gè)問(wèn)題之前，先普及一下量子力學(xué)的基礎(chǔ)概念。

高中教育階段的物理學(xué)講過(guò)構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子是原子，但原子不是最小微粒，原子內(nèi)還有質(zhì)子、中子、電子三種更小的微粒。那么這三種微粒是最小粒子嗎？

也不是。迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小粒子有10種，分為三大類(lèi)，一類(lèi)是費(fèi)米子、一類(lèi)是玻色子、還有一類(lèi)是是希格斯粒子。

這些最小粒子在微觀世界中不停地自旋，物理學(xué)家們通過(guò)一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)方程波函數(shù)來(lái)描述最小粒子的自旋狀態(tài)。

如果粒子的自旋狀態(tài)是整數(shù)(0、1，-1，2，-2...)，那這種粒子就是玻色子。典型的玻色子有光子，膠子。光子是實(shí)現(xiàn)光傳播的微粒，膠子是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)相互作用的微粒。

如果粒子的自旋狀態(tài)是半整數(shù)(1/2，-1/2，3/2，-3/2...)，那這種粒子就是費(fèi)米子。典型的費(fèi)米子有夸克、電子。夸克構(gòu)成質(zhì)子、中子，電子是原子內(nèi)的基本粒子。

介紹完粒子的自旋狀態(tài)，接下來(lái)介紹量子糾纏。

微觀世界的粒子會(huì)衰變成兩個(gè)粒子，衰變后的粒子向兩個(gè)相反方向飛去。一個(gè)自旋為0的玻色子，衰變?yōu)閮蓚€(gè)自旋為半整數(shù)的費(fèi)米子。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，這兩個(gè)衰變后的粒子自旋總動(dòng)量也應(yīng)該為0。如果衰變后其中一個(gè)費(fèi)米子自旋為1/2，那另一個(gè)衰變的費(fèi)米子自旋就是(-1/2)。

可見(jiàn)這兩個(gè)粒子之間的狀態(tài)具有相關(guān)性，這就是量子糾纏。

量子糾纏只代表粒子間的相關(guān)性，和相互作用、信息傳播無(wú)關(guān)。

如果將衰變后的兩個(gè)粒子分隔超遠(yuǎn)的距離，比如一個(gè)粒子被密封后由宇航員帶到月球上，另一個(gè)粒子留在地球上。在宇航員打開(kāi)密封箱之前，他所攜帶粒子的自旋狀態(tài)有50%概率為1/2，50%概率為(-1/2)。當(dāng)宇航員在月球上打開(kāi)密封箱那一刻，觀測(cè)到粒子的自旋為1/2，那么地球上的那個(gè)粒子自旋就一定是(-1/2)。反之如果打開(kāi)密封箱那一刻，觀測(cè)到粒子的自旋為(-1/2)，那么地球上的那個(gè)粒子自旋就一定是1/2。

愛(ài)因斯坦對(duì)量子糾纏現(xiàn)象產(chǎn)生了困惑。他認(rèn)為量子力學(xué)存在缺陷，于是他和波多爾斯基、羅森共同提出了EPR佯謬。

愛(ài)因斯坦提出了定域性、存在性兩個(gè)哲學(xué)假定：

1、粒子的測(cè)量結(jié)果與（客觀）測(cè)量過(guò)程無(wú)關(guān)（存在性）；

2、粒子的屬性不由外界距離而改變，只能由低于光速傳播的相互作用而改變（定域性）。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的假定，必然存在某個(gè)隱形變量決定量子糾纏狀態(tài)。在愛(ài)因斯坦假定的基礎(chǔ)上，英國(guó)物理學(xué)家斯圖爾特-貝爾推導(dǎo)出一個(gè)著名的數(shù)學(xué)不等式：貝爾不等式。

如果貝爾不等式成立，則證明愛(ài)因斯坦隱形變量理論成立。反之，如果貝爾不等式不成立，則證明隱形變量理論不成立。

本屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的三位得主，分別設(shè)計(jì)了不同實(shí)驗(yàn)，證明了貝爾不等式不成立，由此徹底推翻了隱形變量假說(shuō)。

科學(xué)是一個(gè)不斷證偽的過(guò)程，證明一個(gè)猜想或假說(shuō)不成立也是科學(xué)的巨大進(jìn)步，因此諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予三位科學(xué)家，可謂實(shí)至名歸。

顯然，本屆諾獎(jiǎng)的成果僅證明了一個(gè)假說(shuō)不成立，絕對(duì)沒(méi)有打破《相對(duì)論》極限光速傳播的假設(shè)，而且也不能證明兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的粒子之間存在相互作用。至今還沒(méi)有為量子糾纏提出完備的理論解釋?zhuān)越鉀Q愛(ài)因斯坦的困惑還有很長(zhǎng)的一段路要走。

在這里簡(jiǎn)單分享一位量子力學(xué)大咖薛定諤關(guān)于量子糾纏的猜想。

薛定諤認(rèn)為量子糾纏存在的原因是存在一個(gè)平行空間。受限于科技水平，現(xiàn)階段還無(wú)法探測(cè)、或者證實(shí)高維度空間存在。如果存在三維以上的平行空間，那么在發(fā)生糾纏的兩個(gè)粒子之間，或許能通過(guò)這個(gè)平行空間完成信息傳播與相互作用，從而呈現(xiàn)給我們?nèi)S空間內(nèi)量子糾纏粒子的確定性。

薛定諤的猜想還沒(méi)被證實(shí)，但對(duì)于量子糾纏的科學(xué)探索永遠(yuǎn)不會(huì)停止。可以肯定的是，《相對(duì)論》至今為止完全正確。

所有的科學(xué)進(jìn)步都是從質(zhì)疑開(kāi)始，哪怕愛(ài)因斯坦這樣的權(quán)威，他的定域性哲學(xué)假定也必須接受質(zhì)疑，而且已經(jīng)被證偽。

同理愛(ài)因斯坦提出的存在性哲學(xué)假定：粒子的客觀測(cè)量結(jié)果與測(cè)量過(guò)程無(wú)關(guān)。是不是也該被質(zhì)疑？

這就引出了第二個(gè)要批判的觀點(diǎn)，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是否能證實(shí)意識(shí)決定物質(zhì)世界，即我們所看到的世界由理念決定？

我們進(jìn)入歷史上著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

將光束照射入兩條狹縫，光會(huì)在遠(yuǎn)端的探測(cè)屏上顯示出干涉圖樣，光束被展開(kāi)。如果狹縫越狹窄，則展開(kāi)角度越大。這就是雙縫導(dǎo)致干涉的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

但是，如果使用探測(cè)器來(lái)探測(cè)經(jīng)過(guò)狹縫的光子，則原本的干涉圖樣會(huì)消失不見(jiàn)。一旦撤走探測(cè)器，干涉圖樣又會(huì)重現(xiàn)于探測(cè)屏，這種因?yàn)橛^察而導(dǎo)致物理現(xiàn)象消失的情況就是著名的觀察者效應(yīng)。

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的觀察者效應(yīng)，直觀上似乎證明觀測(cè)、測(cè)量改變了粒子狀態(tài)，推翻了愛(ài)因斯坦的存在性假設(shè)，這也成為哲學(xué)革命結(jié)論的證據(jù)?？此迫说挠^測(cè)行為，影響了物質(zhì)世界的存在性，所以意識(shí)是第一性的，人類(lèi)所看到的世界由意識(shí)決定。

是這樣嗎？不是。

因?yàn)槲⒂^世界的觀測(cè)行為不是完全被動(dòng)的客觀行為，而是改變客觀世界的主動(dòng)行為。在探測(cè)器放入實(shí)驗(yàn)環(huán)境那一刻，粒子世界的環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了改變。

我們之前說(shuō)過(guò)，光子是迄今發(fā)現(xiàn)的最小的一種玻色子。探測(cè)器觀測(cè)是一個(gè)成像的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要探測(cè)器發(fā)射出光子，遇到被觀測(cè)對(duì)象后反射，在探測(cè)設(shè)備上留下陰影而形成圖像。整個(gè)成像過(guò)程需要探測(cè)器發(fā)出的光子主動(dòng)參與，這導(dǎo)致測(cè)量器發(fā)出的光子與被觀測(cè)光束的光子之間產(chǎn)生了干擾，以至于實(shí)驗(yàn)光束的光子根本無(wú)法到達(dá)探測(cè)屏，所以就出現(xiàn)了觀察者效應(yīng)。

其實(shí)類(lèi)似問(wèn)題在宏觀世界也會(huì)遇到。用一個(gè)卡尺測(cè)量一個(gè)物體的長(zhǎng)度，卡鉗一定會(huì)刮蹭掉這個(gè)物體表面的一些原子，那么被測(cè)量物體的長(zhǎng)度就會(huì)受到測(cè)量的微小影響，只不過(guò)這個(gè)影響超出了卡尺的可感知范圍，我們忽略不計(jì)而已。

然而，量子世界則完全不同，我們測(cè)量的對(duì)象是這個(gè)世界上最小的微粒，而測(cè)量?jī)x器的最小精度不比被測(cè)量粒子更小，甚至比它還大，那么測(cè)量必然主動(dòng)改變粒子狀態(tài)。

所以，微觀世界沒(méi)有客觀測(cè)量過(guò)程，愛(ài)因斯坦的存在性假說(shuō)沒(méi)有被證偽，觀察者效應(yīng)無(wú)法證明意識(shí)決定物質(zhì)。

愛(ài)因斯坦晚年接受了量子世界與宏觀世界的不同。由于《相對(duì)論》的研究方法論以確定性為基礎(chǔ)，所以愛(ài)因斯坦認(rèn)為上帝不擲篩子。但是一系列的實(shí)驗(yàn)證明微觀世界的不確定性，所以愛(ài)因斯坦在其著作《相對(duì)論》中有過(guò)這樣一個(gè)哲學(xué)總結(jié)：

微觀世界的物理現(xiàn)象本質(zhì)是統(tǒng)計(jì)學(xué)問(wèn)題，宏觀世界的物理現(xiàn)象本質(zhì)是幾何學(xué)問(wèn)題。

的確，量子力學(xué)中描述粒子的所有函數(shù)都是統(tǒng)計(jì)學(xué)表達(dá)式。相對(duì)論中關(guān)于場(chǎng)作用力的描述都?xì)w結(jié)為幾何學(xué)定理，比如光在超大天體附近彎曲是因?yàn)樘祗w周?chē)目臻g發(fā)生了彎曲。

其實(shí)，愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)世界的總結(jié)與柏拉圖的哲學(xué)思想遙相呼應(yīng)。柏拉圖在《邁帝歐篇》中用幾何學(xué)解釋世界，而愛(ài)因斯坦也是用數(shù)學(xué)解釋世界，是柏拉圖哲學(xué)思想的延伸。

我認(rèn)可笛卡爾唯心主義的“我思故我在”，但我也認(rèn)可笛卡爾和大衛(wèi)休謨的懷疑論。而所有懷疑的基礎(chǔ)是基于理性思考、客觀性，迄今為止，量子糾纏還局限在科學(xué)與數(shù)學(xué)能解釋的范疇內(nèi)，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到顛覆哲學(xué)認(rèn)識(shí)論的程度。

最后，希望能破除已有認(rèn)知，大膽質(zhì)疑和假設(shè)，小心求證，捍衛(wèi)真理。