2022年的诺贝尔物理学奖,颁给了三个人:阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·蔡林格。 理由是"用纠缠光子实验验证了贝尔不等式"。 如果你看完这个新闻一脸懵,不知道这三个人干了什么,也不知道"贝尔不等式"是个什么东西,那很正常。 这玩意儿听起来就像一个冷门的数学定理,跟咱们的日常生活八竿子打不着。 但我要告诉你,这个看起来不起眼的东西,可能是整个科学史上最让人后背发凉的发现。 它把"这个世界到底是不是客观存在的"这个问题,从哲学家的口水仗,变成了一个可以做实验来回答的问题。 而实验结果,到现在还让不少物理学家睡不着觉。 故事得从一双手套讲起。 你买了一双手套,左手一只右手一只。 你随便把它们塞进两个盒子里,一个盒子寄到北京,一个盒子寄到上海。 然后你当着快递员的面拆开北京那个盒子,发现是一只左手套。 这时候你连眼皮都不用抬,就知道上海那个盒子里一定是右手套。 问题来了:当你拆开北京盒子的那一瞬间,上海那只手套"知道"自己应该是右手套了吗? 当然不知道。 道理很简单。这两只手套从一开始就已经定好了是左是右,你只是打开盒子看了一眼而已。 在你打开之前,它们就已经是那样了,跟你看不看、什么时候看、用什么方式看,一点关系都没有。 这就是我们普通人对世界的常识理解。 一个东西在那儿是什么样,它就是什么样的,跟我们观不观测它没有半毛钱关系。 说白了,这就是"实在论":世界是客观存在的,就算人类全死光了,月亮还是挂在天上。 爱因斯坦也是这么想的。 而且他比我们想得更深。他觉得,量子力学之所以一天到晚说什么"叠加态""概率""不确定",纯粹是因为这个理论还不够完善,没有把真正的底层规律挖出来。 用他的话说,上帝不掷骰子。 时间来到1935年。 爱因斯坦跟两个同事,波多尔斯基和罗森,一起写了一篇论文,这就是后来大名鼎鼎的EPR论文,EPR三个人姓氏的首字母拼起来。 这篇论文的核心意思,简单讲就是一句话:量子力学是不完备的。 他们设计了一个思想实验。 想象一个不稳定的粒子,一下子分裂成两个,叫A和B,朝相反的方向飞出去。按照量子力学的说法,这两个粒子是"纠缠"在一起的,不管它们飞多远,只要你测量了A,B的状态就立刻确定了。 爱因斯坦说,这不可能。 为什么不可能? 因为A和B已经飞远了,它们之间不可能有什么即时的信号传递,不然就超光速了,相对论不答应。所以唯一合理的解释就是:A和B在分裂的那一刻,各自的状态就已经定好了。我们测量A的时候发现它是这个状态,只不过是因为我们之前不知道而已,并不是我们"创造"了这个状态。 说白了,这跟那副手套是一回事。 爱因斯坦管这种理论叫"隐变量理论"。 意思就是,量子力学看起来不靠谱,是因为还有一些我们没发现的变量,把这些变量找出来,一切就清楚了。 就像我们现在觉得掷硬币是随机的,但其实只要你知道硬币的重量、抛出去的角度、空气的阻力,你完全可以算出它正面还是反面。 爱因斯坦觉得,量子世界的"随机性"也是这么回事,只是我们还没找到那些隐藏的变量而已。 这篇论文出来之后,整个物理学界都懵了。 玻尔,量子力学的教父级人物,看到这篇论文之后憋了好几个月,终于写了一篇回应,标题跟EPR那篇一模一样。 但是回应的内容……怎么说呢,有点含糊其辞。 玻尔的大意是:你不能这么问问题,因为在量子世界里,"粒子在被测量之前到底是什么状态"这个问题本身就没有意义。 这就很扯皮了。 两边谁也说服不了谁。 爱因斯坦说量子力学不完备,玻尔说你不懂量子力学。 两个人就这么争了几十年,争到两个人都去世了,也没争出个结果。 为什么? 因为这两边的说法,看起来根本就是在争一个"看不见摸不着"的东西。 你说粒子在测量之前就有确定状态,我说没有。 可是你怎么验证呢? 你一测量,它就坍缩了,你永远也看不到"测量之前"是什么样。 这就像两个宗教在争论"天堂里有没有花",谁也拿不出证据。 所以这个问题,在当时,基本上被认为是一个哲学问题,而不是一个物理问题。 物理学家们该干嘛干嘛,反正量子力学算出来的结果跟实验对得上,好用就行,至于"本质是什么",那就留给哲学家去头疼吧。 顺便说一句,"纠缠"这个词,其实是薛定谔起的。 他在看完EPR论文之后,给爱因斯坦写了一封信,说这个现象才是量子力学的真正核心,是量子力学跟经典物理最不一样的地方。 他管它叫"Verschränkung",德语里就是"缠绕在一起"的意思,翻译成英文就是entanglement。薛定谔当时就意识到,这个东西太重要了,重要到他觉得这才是量子力学的本质特征,而不是什么边角料。 但是意识到归意识到,怎么验证,谁也不知道。 你想想看,那可是1935年。 希特勒刚上台没几年,二战马上就要打了。欧洲的物理学家们有的在逃难,有的在搞原子弹,谁有心思坐下来讨论"粒子在没人看的时候到底是什么状态"? 而且更关键的是,