第1章　愛因斯坦為何稱其為“幽靈”

我對量子問題的思考可以說和對廣義相對論的思考一樣多。

——阿爾伯特·愛因斯坦

我無法真正相信（量子理論），因為……物理學表示的是一種時間和空間上的實在，容不得超距的幽靈行為。

——阿爾伯特·愛因斯坦

20世紀50年代的一個周末，我在普林斯頓大學訪友時，朋友曾問他的女婿比爾·貝內特和我（布魯斯）是否愿意和他的朋友阿爾伯特·愛因斯坦晚上小聚一下。這樣，我們兩個誠惶誠恐的物理系研究生不久便來到愛因斯坦家的客廳，他穿著拖鞋和運動衫來到樓下。我因為緊張，只記得茶點，卻忘了談話是如何開始的。

愛因斯坦很快就問起我們關于量子力學課的事情。他贊同我們的主講老師選用戴維·玻姆的書作教材，他問我們是否喜歡玻姆對量子理論所暗示的奇異性質的處理。我們無法回答，因為課上老師讓我們跳過教材的這一部分，將注意力集中在題為“量子理論的數學形式體系”一節。愛因斯坦堅持與我們探討關于這一理論的真正含義，但他所關注的問題是我們不熟悉的。我們的量子物理課程側重的是這一理論的運用而不是它的意義。愛因斯坦對我們對這個問題的反應感到失望，于是談話便隨之結束了。

很多年以后我才明白，愛因斯坦為什么這么關注量子理論的神秘影響。我不知道，早在1935年他便指出，這個理論需要以一地的觀察能夠在無須任何物理力的作用下瞬時影響到遙遠之處所發生的事情為前提。他將這種實際上并不存在的性質譏諷為“幽靈作用”。這令量子理論的推動者們倍感詫異。

愛因斯坦還為下述理論陳述所困擾：如果你觀察小的對象，譬如說某處的一個原子。結果卻造成因為你的觀察而使它跑到別處去了。這種效應對于大的物體是否適用呢？原則上，是的。作為嘲笑量子理論的例子，愛因斯坦曾半開玩笑地對一位物理學同行說，他是否相信月亮的存在只有在看到它時才算。根據愛因斯坦的理解，如果你認真對待量子理論，你就必須否認存在一個獨立于觀察的物理實在世界。這是一項非常嚴重的質疑，因為量子理論不只是許多物理學理論中的一種，而更是整個物理學的基本框架。

本書著重于量子理論中那些困擾愛因斯坦的神秘推斷。這些推斷大致出現于從他1905年最初建議的量子學說直到他去世后的半個世紀的時間里。在與愛因斯坦交談的那個晚上之后，我幾乎沒有想過量子的古怪性質，即物理學家所稱的“測量問題”。作為研究生，我曾對“波粒二象性”問題感到疑惑。它是這樣一種疑難：如果你以這種方式來觀察，你可以證明原子是一個物質聚集于一處的致密客體；但如果你用另一種方式來觀察，你得到的結果完全是另一碼事兒。你能確信原子不是一個致密物體，而是在廣泛區域里傳播的波。這一矛盾讓我困惑，但我以為，如果花上幾個小時來仔細思索，我能夠想得通，就像我的老師那樣。但作為一名研究生，我有更緊迫的事情要做。我的博士論文涉及大量的量子理論，但像大多數物理學家那樣，我很少關心這一理論的深層含義，更沒有意識到它遠遠超出了單純的“波粒二象性”范圍。

在做了10年的應用物理研究和科研管理之后，我轉任加州大學圣克魯斯分校（UCSC）教師。在為文科學生開設物理課的同時，量子力學的奧秘吸引了我。而在意大利舉行的為期一周的關于量子力學基礎的會議則又將我帶回到很久以前在普林斯頓那個毫無準備的與愛因斯坦交談的夜晚。

當我（弗雷德）在麻省理工學院大學三年級上量子力學課時，我在筆記本里寫下了薛定諤方程，我看著這個主宰宇宙中一切的方程而感到非常激動。后來我變得疑惑：量子力學斷言，原子的自旋方向可以同時指向不止一個方向。我花了好些時間試圖弄懂它，但最后還是放棄了。我猜想恐怕得學到更多的知識后才能理解它。

因此在進行博士論文選題時，我選了磁系統的量子分析作為攻讀方向。我在運用量子理論時變得輕率，沒有時間去思考那到底意味著什么。我忙于發表論文，拿到學位。在幾個高科技公司干了一段時間后，我加入了加州大學圣克魯斯分校的物理系。

我們兩個人開始探索物理學與思辨哲學的邊界，這使我們的物理學同事感到驚訝。我們以前的研究領域是相當傳統的，甚至實用（有關我們在工業和學術研究方面的更多背景和聯系信息，見本書網站www.quantumenigma.com）。