EPR佯謬，波爾硬懟愛因斯坦

現在讓我們想像一個大粒子，它是不穩定的，很快就會衰變成兩個小粒子，向相反的兩個方向飛開去。我們假設這種粒子有兩種可能的自旋，分別叫「左」和「右」，那麼如果粒子A的自旋為「左」，粒子B的自旋便一定是「右」，以保持總體守恆，反之亦然。

好，現在大粒子分裂了，兩個小粒子相對飛了出去。但是要記住，在我們沒有觀察其中任何一個之前，它們的狀態都是不確定的，只有一個波函數可以描繪它們。只要我們不去探測，每個粒子的自旋便都處在一種左/右可能性疊加的混合狀態，為了方便我們假定兩種概率對半分，各50%。

現在我們觀察粒子A，於是它的波函數一瞬間坍縮了，隨機地選擇了一種狀態，比如說是「左」旋。但是因為我們知道兩個粒子總體要守恆，那麼現在粒子B肯定就是「右」旋了。問題是，在這之前，粒子A和粒子B之間可能已經相隔非常遙遠的距離，比如說幾萬光年好了。它們怎麼能夠做到及時地互相通信，使得在粒子A坍縮成左的一剎那，粒子B毅然坍縮成右呢？

量子論的概率解釋告訴我們，粒子A選擇「左」，那是一個完全隨機的決定，兩個粒子並沒有事先商量好，說粒子A一定會選擇左。事實上，這種選擇是它被觀測的那一剎那才做出的，並沒有先兆。關鍵在於，當A隨機地作出一個選擇時，遠在天邊的B便一定要根據它的決定而作出相應的坍縮，變成與A不同的狀態以保持總體守恆。那麼，B是如何得知這一遙遠的信息的呢？難道有超過光速的信號來回於它們之間？

假設有兩個觀察者在宇宙的兩端守株待兔，在某個時刻t，他們同時進行了觀測。一個觀測A，另一個同時觀測B，那麼，這兩個粒子會不會因為距離過於遙遠，一時無法對上口徑而在倉促間做出手忙腳亂的選擇，比如兩個同時變成了「左」，或者「右」？顯然是不太可能的，不然就違反了守恆定律，那麼是什麼讓它們之間保持著心有靈犀的默契，當你是「左」的時候，我一定是「右」？

愛因斯坦等人認為，既然不可能有超過光速的信號傳播，那麼說粒子A和B在觀測前是「不確定的幽靈」顯然是難以自圓其說的。唯一的可能是兩個粒子從分離的一剎那開始，其狀態已經確定了，後來人們的觀測只不過是得到了這種狀態的信息而已，就像經典世界中所描繪的那樣。粒子在觀測時才變成真實的說法顯然違背了相對論的原理，它其中涉及到瞬間傳播的信號。這個詰難以三位發起者的首字母命名，稱為「EPR佯謬」。

玻爾在得到這個消息後大吃一驚，他馬上放下手頭的其他工作，來全神貫注地對付愛因斯坦的這次挑戰。這套潛心演練的新陣法看起來氣勢洶洶，宏大堂皇，頗能奪人心魄，但玻爾也算是愛因斯坦的老對手了。他睡了一覺後，馬上發現了其中的破綻所在，原來這看上去讓人眼花繚亂的一次攻擊卻是個完完全全的虛招，並無實質力量。玻爾不禁得意地唱起一支小調，調侃了波多爾斯基一下。

原來愛因斯坦和玻爾根本沒有個共同的基礎。在愛因斯坦的潛意識裡，一直有個經典的「實在」影像。他不言而喻地假定，EPR實驗中的兩個粒子在觀察之前，分別都有個「客觀」的自旋狀態存在，就算是概率混合吧，但粒子客觀地存在於那裡。但玻爾的意思是，在觀測之前，沒有一個什麼粒子的「自旋」！那時候自旋的粒子是不存在的，不是客觀實在的一部分，這不能用經典語言來表達，只有波函數可以描述。因此在觀察之前，兩個粒子--無論相隔多遠都好--仍然是一個互相關聯的整體！它們仍然必須被看作母粒子分裂時的一個全部，直到觀察以前，這兩個獨立的粒子都是不存在的，更談不上客觀的自旋狀態！

這是愛因斯坦和玻爾思想基礎的尖銳衝突，玻爾認為，當沒有觀測的時候，不存在一個客觀獨立的世界。所謂「實在」只有和觀測手段連起來講才有意義。在觀測之前，並沒有「兩個粒子」，而只有「一個粒子」，直到我們觀測了A或者B，兩個粒子才變成真實，變成客觀獨立的存在。但在那以前，它們仍然是互相聯繫的一個虛無整體。並不存在什麼超光速的信號，兩個遙遠的粒子只有到觀測的時候才同時出現在宇宙中，它們本是協調的一體，之間無需傳遞什麼信號。其實是這個系統沒有實在性，而不是沒有定域性。

EPR佯謬其實根本不是什麼佯謬，它最多表明了，在「經典實在觀」看來，量子論是不完備的，這簡直是廢話。但是在玻爾那種「量子實在觀」看來，它是非常完備和邏輯自洽的。

愛因斯坦為了與哥本哈根學派的代表人物玻爾辯論提出了許多理想實驗，其中最著名的就是他與玻道爾斯基及羅森共同提出的「EPR佯謬」；設想一對處於「量子交纏態」的粒子分道揚鑣，各自朝相反方向飛行了一段距離以後，對其中一個粒子進行測量，不僅能確定該粒子的狀態，而且由於兩個粒子之間的量子相關作用，也同時確定了已在遠處的另一個粒子的狀態。

這個理想實驗將量子力學的結論與相對論的光速不變原理對立起來，乍看兩者中必定有一個是錯的，EPR佯謬似乎是一個判決實驗。幾十年來不斷有人在做，最新的結果再一次證明量子力學的結論是對的，確實存在超距的瞬時量子相關作用，但卻不可能用來傳遞信息，所以也並不違反相對論。EPR佯謬以理想實驗始，後來發展成許多真實的實驗，在此過程中人們不僅加深了對量子力學和相對論的理解，而且從中闡發出有關量子態的機制，據此提出了一些可能的實驗應用：量子通訊、量子密碼甚至量子計算機。

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