第1章 愛(ài)因斯坦為何稱其為“幽靈”

我對(duì)量子問(wèn)題的思考可以說(shuō)和對(duì)廣義相對(duì)論的思考一樣多。

——阿爾伯特·愛(ài)因斯坦

我無(wú)法真正相信（量子理論），因?yàn)椤锢韺W(xué)表示的是一種時(shí)間和空間上的實(shí)在，容不得超距的幽靈行為。

——阿爾伯特·愛(ài)因斯坦

20世紀(jì)50年代的一個(gè)周末，我在普林斯頓大學(xué)訪友時(shí)，朋友曾問(wèn)他的女婿比爾·貝內(nèi)特和我（布魯斯）是否愿意和他的朋友阿爾伯特·愛(ài)因斯坦晚上小聚一下。這樣，我們兩個(gè)誠(chéng)惶誠(chéng)恐的物理系研究生不久便來(lái)到愛(ài)因斯坦家的客廳，他穿著拖鞋和運(yùn)動(dòng)衫來(lái)到樓下。我因?yàn)榫o張，只記得茶點(diǎn)，卻忘了談話是如何開(kāi)始的。

愛(ài)因斯坦很快就問(wèn)起我們關(guān)于量子力學(xué)課的事情。他贊同我們的主講老師選用戴維·玻姆的書(shū)作教材，他問(wèn)我們是否喜歡玻姆對(duì)量子理論所暗示的奇異性質(zhì)的處理。我們無(wú)法回答，因?yàn)檎n上老師讓我們跳過(guò)教材的這一部分，將注意力集中在題為“量子理論的數(shù)學(xué)形式體系”一節(jié)。愛(ài)因斯坦堅(jiān)持與我們探討關(guān)于這一理論的真正含義，但他所關(guān)注的問(wèn)題是我們不熟悉的。我們的量子物理課程側(cè)重的是這一理論的運(yùn)用而不是它的意義。愛(ài)因斯坦對(duì)我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的反應(yīng)感到失望，于是談話便隨之結(jié)束了。

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

愛(ài)因斯坦還為下述理論陳述所困擾：如果你觀察小的對(duì)象，譬如說(shuō)某處的一個(gè)原子。結(jié)果卻造成因?yàn)槟愕挠^察而使它跑到別處去了。這種效應(yīng)對(duì)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(ài)因斯坦曾半開(kāi)玩笑地對(duì)一位物理學(xué)同行說(shuō)，他是否相信月亮的存在只有在看到它時(shí)才算。根據(jù)愛(ài)因斯坦的理解，如果你認(rèn)真對(duì)待量子理論，你就必須否認(rèn)存在一個(gè)獨(dú)立于觀察的物理實(shí)在世界。這是一項(xiàng)非常嚴(yán)重的質(zhì)疑，因?yàn)榱孔永碚摬恢皇窃S多物理學(xué)理論中的一種，而更是整個(gè)物理學(xué)的基本框架。

本書(shū)著重于量子理論中那些困擾愛(ài)因斯坦的神秘推斷。這些推斷大致出現(xiàn)于從他1905年最初建議的量子學(xué)說(shuō)直到他去世后的半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里。在與愛(ài)因斯坦交談的那個(gè)晚上之后，我?guī)缀鯖](méi)有想過(guò)量子的古怪性質(zhì)，即物理學(xué)家所稱的“測(cè)量問(wèn)題”。作為研究生，我曾對(duì)“波粒二象性”問(wèn)題感到疑惑。它是這樣一種疑難：如果你以這種方式來(lái)觀察，你可以證明原子是一個(gè)物質(zhì)聚集于一處的致密客體；但如果你用另一種方式來(lái)觀察，你得到的結(jié)果完全是另一碼事兒。你能確信原子不是一個(gè)致密物體，而是在廣泛區(qū)域里傳播的波。這一矛盾讓我困惑，但我以為，如果花上幾個(gè)小時(shí)來(lái)仔細(xì)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(shù)物理學(xué)家那樣，我很少關(guān)心這一理論的深層含義，更沒(méi)有意識(shí)到它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純的“波粒二象性”范圍。

在做了10年的應(yīng)用物理研究和科研管理之后，我轉(zhuǎn)任加州大學(xué)圣克魯斯分校（UCSC）教師。在為文科學(xué)生開(kāi)設(shè)物理課的同時(shí)，量子力學(xué)的奧秘吸引了我。而在意大利舉行的為期一周的關(guān)于量子力學(xué)基礎(chǔ)的會(huì)議則又將我?guī)Щ氐胶芫靡郧霸谄樟炙诡D那個(gè)毫無(wú)準(zhǔn)備的與愛(ài)因斯坦交談的夜晚。

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

因此在進(jìn)行博士論文選題時(shí)，我選了磁系統(tǒng)的量子分析作為攻讀方向。我在運(yùn)用量子理論時(shí)變得輕率，沒(méi)有時(shí)間去思考那到底意味著什么。我忙于發(fā)表論文，拿到學(xué)位。在幾個(gè)高科技公司干了一段時(shí)間后，我加入了加州大學(xué)圣克魯斯分校的物理系。

我們兩個(gè)人開(kāi)始探索物理學(xué)與思辨哲學(xué)的邊界，這使我們的物理學(xué)同事感到驚訝。我們以前的研究領(lǐng)域是相當(dāng)傳統(tǒng)的，甚至實(shí)用（有關(guān)我們?cè)诠I(yè)和學(xué)術(shù)研究方面的更多背景和聯(lián)系信息，見(jiàn)本書(shū)網(wǎng)站www.quantumenigma.com）。