七、EPR佯謬
如果你一次只向雙縫發射一個電子，那麼你就會在後面電子檢測屏上看到一個針尖般的亮點。這說明，電子是以一個粒子的形式到達的。但是，現在我們要問：電子從電子槍出發後，直到顯示在檢測屏上時，它是如何在兩者之間的空間中行進的呢？
哥本哈根的解釋認為：
1. 一個電子會同時穿過兩條縫。
2. 一個電子在兩者之間的空間中是沒有任何軌跡的。就是說，一個電子是波函數的，即，一個電子像球狀波一樣擴散在整個空間中的。
3. 一個電子在“電子槍——檢測屏”之間的空間中的位置是不確定的。你只能依靠波函數的相位差去計算出電子存在於哪裡的概率。
4. 因為你不能把電子確定到一個有侷限的空間內，因此電子的存在是“非局域的”。就是它不局域在某一處，而是無處不在的。
愛因斯坦則認為：
1. 如果你拋擲一枚骰子，雖然一般實驗手段無法預測到哪個點數會朝上，但是如果你對整個拋擲的細節瞭解得足夠清楚，那麼就一定會預測到每次拋擲的結果。因此，對於電子到底存在於某處不是概率性的，我們之所以沒有檢測到電子在“電子槍——檢測屏”之間行進時的電子軌跡，是因為還有一些隱藏著的規律（隱變量）沒有被發現和實驗手段還不完備造成的。
2. 愛因斯坦對於“不確定性”原理十分反對，愛因斯坦認為，人們之所以無法對電子的位置和動量同時精準測定，是因為還有一些測量的方法沒有被發現。
3. 一個電子存在於何處是有侷限性空間的，你不能認為一個電子會同時存在於宇宙空間中的任何一處——即你不能認為一個電子會在宇宙空間中是“非零”的。
因此，在1935年，為了表明自己的立場和反對哥本哈根解釋，“愛因斯坦—波多爾斯基—羅森”共同提出了一個悖論，這個悖論就是EPR佯謬。
佯謬的意思是，可由它的真推出它的假。在EPR佯謬中所表達的意思是，如果哥本哈根解釋——也就是電子以波的形態擴散在整個空間中——為正確的話，那麼在兩個電子之間就應該存在所謂的“幽靈般的超距作用”的聯繫。然而，狹義相對論完全拒絕了超越光速事件的發生，因此，如果有一個方法能證明“不存在幽靈般的超距作用”，那麼哥本哈根詮釋就是錯誤的。
實際上，EPR佯謬本質的核心要點就是要證明“客觀現實”獨立於觀察而存在。哥本哈根解釋則明確說明，意識參與到了能被我們觀察到的現實之中。是觀察創造出了一切，而不是一切單獨客觀地存在著，等著我們去觀察。
下面，為了便於快速地理解，我們直接對物理學家戴維·玻姆提出的所謂現代版本的EPR佯謬做出簡化和容易理解的表述（下面用光子表述）。
首先，哥本哈根解釋說，一個光子在你沒有測量它之前，是以波的形態擴散在整個宇宙空間中的。只有當你去測量了它，光子才會在瞬間坍縮為一個局域的點粒子。就是說，在你沒有測量之前，一個光子是以非局域的方式擴散在整個宇宙空間中的。可以說，整個宇宙空間中都有它存在的可能性。當你去測量了，它才在你測量之處崩潰為一個粒子，而在空間中其他的任何區域，這個電子存在的概率瞬間都變為了“零”，即，你的測量行為直接影響到了其他空間區域中有可能發生的事情——你讓遙遠空間中的光子存在的可能性突然都變為了“零”，即便這個空間距離跨度為一光年或一百億光年。
因為，對於一個光子進行測量進而影響到其他空間區域發生事件的檢測很難進行，但是我們卻可以想象如果把一個光子分成兩部分，就可以實現這樣的檢測。那麼真實的檢測是這樣的，雖然你無法分開一個光子，但是卻可以實現有如分開光子那樣的實驗效果，即，如果你用一束激光激發一個一個靜止的原子，那麼原子（鈣原子）就會向相反方向同時射出兩個光子，例如綠色和藍色光子。為了保證動量總和為“0”（守恆），這兩個光子會以大小相等、運動方向相反、自旋方向相反的方式向遠處運動。例如，光子A向左旋轉，光子B向右旋轉。
就是說，這兩個被分開的光子像是一個被分成兩部分的光子那樣糾纏在一起，它們會以波函數相互疊著的方式在空間中擴散著（見圖1-37）。這兩個光子像是一個整體那樣相互聯繫著。例如，你對向左運動的A光子進行測量，讓其坍縮為一個粒子，那麼B光子也必須瞬間由不確定的波函數狀態坍縮為一個確定的粒子狀態。在測量之前，兩個光子是處於向左和向右旋轉的疊加狀態的。如果你測量了A光子的自旋（例如A光子向左旋轉），那麼瞬間B光子的自旋也必須由不確定的自旋狀態崩潰為確定的“向右旋轉”的狀態。
EPR佯謬提出了這麼一個設想：讓兩個從同一個原子激發出的向相反方向運行著的光子運行到無限遠，例如1光年遠，那麼這兩個光子之間是否還存在著聯繫？例如，你測量了A光子，B光子瞬間是否會作出反應？假設是存在這種聯繫，那麼在時間上也來不及。為什麼呢？
因為任何的影響都需要介質來完成。例如，他人之所以能聽到你說話，是因為你的聲音振動了空氣分子，並且等一定時間後，對方的耳膜才會感受到你發出的分子振動，進而作出反應。再比如說，如果你要想把桌子上的一隻杯子擊碎，那麼你必須要等到子彈射過去，杯子才會被擊碎。在這兩種現象中，空氣分子和子彈就是聽到聲音和擊碎杯子的影響介質。
假設兩個光子行進到相距一光年遠的距離時，它們之間即便存在著某種相互影響，也必須要等到一年以後才會產生效應。因為狹義相對論直接拒絕了“超光速”傳輸的事情，因此，即便它們之間存在信息往來也要等上一年的時間。
所以，如果存在這種聯繫，只有“幽靈”才可以做得到，因此，對這種可能瞬間發生聯繫的現象被愛因斯坦稱為“幽靈般的超距作用”。
然而，按照哥本哈根的解釋，你測量光子A，那麼無論光子A與光子B已經運行到相距多麼遙遠的距離，例如1光年或1百億光年的距離，它們都應該產生瞬間的聯繫。當然這種瞬間的聯繫不是幽靈乾的事，而是粒子世界本來就如此！
下面再用個比喻來清楚說明這個佯謬要表達的意思：如果你把兩隻鞋（左、右腳的鞋）分別裝入兩個黑盒子中。一個盒子留在北京，另一個盒子被你乘坐飛機運到紐約。按照玻爾的解釋，在盒子離開北京時和到達紐約後，只要你沒有打開其中任何一個盒子，那麼一隻鞋在每一個盒子中是左腳還是右腳的是處於不確定的疊加狀態中的。就是說，在兩個盒子中，兩隻鞋是不斷地處在左腳 / 右腳的轉換過程中的。只有在你打開其中一個盒子的一瞬間，例如，你打開北京的盒子是左腳的，那麼在紐約的那個盒子中的鞋則必須在瞬間顯身為右腳鞋。愛因斯坦則認為：在盒子從北京分開的那一刻起，是左腳或是右腳的鞋留在北京已經是被確定了的。兩者之間不存在所謂的“幽靈般的超距作用”。
EPR佯謬一開始只是作為一個思維實驗提出的。時間到了1964年，這時愛因斯坦和玻爾都已經死去了，物理學家約翰·貝爾為了支持愛因斯坦的EPR佯謬，發表了一篇論文，提出了一個可被檢測的方法——貝爾不等式，也稱為“貝爾定理”。為了獲得容易和清楚地理解，簡述貝爾定理和檢測實驗如下：
（1）什麼是光柵
如圖1-38中A所示，如果你將一根繩子穿過與地面呈垂直角度的兩道木柵欄上下晃動，你就製造出了一道上下起伏振盪的繩子波。因為兩個木柵欄的角度都是與地面垂直的，因此穿過第一道木柵欄的繩波會繼續前行穿過第二道木柵欄。
如圖1-38中B所示，如果你將第二道木柵欄變為橫向的，那麼穿過第一道木柵欄的繩波就會被第二道木柵欄阻擋住。
對於光也是如此情況，光波是具有振盪方向（偏振方向）的電磁波，因此光波也會被不同偏振方向的“光柵欄”（偏振鏡）阻擋住。例如，如果你透過一片偏振鏡（光柵）對著太陽看，那麼，那些與偏振鏡中的光柵呈現出的振盪角度不同的光子，都將被阻擋在偏振鏡以外。太陽鏡就是根據這一原理製造的，太陽鏡片就是一個偏振鏡片。
（2）貝爾定理的實驗設置
為了能夠獲得快速理解，下面是對實驗結果的簡化論述。
用激光激發一個鈣原子，致使其釋放出一對向相反方向飛出的光子（A、B光子）。在兩個光子射出的各自方向上的100米距離處（你也可以想象一光年的距離）放上兩片攔截光子通過的光柵欄（A、B光柵）。然後在每片光柵（偏振鏡）後面放上一塊可以檢測到光子到達的光子檢測屏。現在實驗開始（見圖1-39）：
按照愛因斯坦的解釋：每一個被激發出的光子都是一個獨立的局域性的個體。其中一個光子的行為不會對另一個光子產生瞬間的影響。因此，如果按照這一思考，那麼當你把兩片光柵以相互交叉的呈90度角擺放時，那麼向左飛出的A光子波的振盪角度與A光柵的垂直襬放角度相同，因此A光子會順利通過A光柵，在光子檢測屏中顯示為一個粒子。而向右飛出的B光子與B光柵的橫向擺放角度不同，因此會被B光柵阻擋住，而不會在光子檢測屏上有任何顯示。
下面是在檢測貝爾定理時實際檢測到的結果：
檢測結果1：將A、B光柵擺放角度相同，都是垂直90度角度擺放著。然後激發出一對光子向相反方向射出——光子偏振方向為垂直的。這時，你會在兩側的光子檢測屏中各自看到有一個光子到達。
檢測結果2：將A、B光柵都以橫向擺放。然後激發出一對光子向相反方向射出——光子偏振方向為垂直的。這時，兩側的光子檢測屏中沒有一個光子到達。這說明，兩個光子都被橫向光柵欄阻擋住了。
檢測結果3：將A光柵垂直襬放，B光柵橫向擺放，即相互交叉角度擺放，然後激發出一對光子向相反方向射出——光子偏振方向為垂直的。這時你在兩側的光子檢測屏中看不到任何一個光子到達。
最關鍵的是檢測結果3，如果兩個光子不是一體的，即按照愛因斯坦的解釋，應該在A光子檢測器中看到一個光子的到達。然而，事實情況卻是，如果B光子被B光柵阻擋住了——現身為粒子，那麼A光子也必須現身為粒子，這樣即便是A光子的偏振方向與A光柵擺放角度相同，因為它已經現身為了粒子了——不是波了（只有波才可以穿過光柵），所以它也必須被A光柵阻擋住。
隨著光學技術的進展，經過科學家許多年的努力，在1981年，法國科學家阿斯派克特小組用鈣原子所做的實驗，終於以非常漂亮和令人信服的方式一勞永逸地打破了“貝爾定理”。從那時起，直到今天，世界上進行的所有實驗數據都與哥本哈根的解釋完全一致，沒有一次違背。
貝爾定理被打破所帶給我們的結果是：如果兩個光子出發時是一體的，那麼無論後來它們運動相距多麼遙遠，即便是相距137億光年的距離，它們也是以一個整體的方式發生行為的。就是說，因為時間與空間是相對的，因此一切物質，凡是曾經發生過聯繫的，那麼他們相互之間就永遠聯繫在一起，無論其時間跨度和空間距離有多麼遙遠。
例如，在夜晚你看了一眼天空，你就影響到了所有被你見到的恆星的演化——因為你讓進入到你眼神經中的光子崩潰為了粒子，那麼留在或者向相反方向射出的他的“孿生兄弟”——光子——也必須現身為粒子，進而你改變了恆星的演化和存在的因果！
進一步說，宇宙一開始是從一個奇點的爆炸開始擴散開來的，那麼在宇宙中的一切物質相互之間都存在著一體性的相互聯繫。而你的觀察參與了整個宇宙中的恆星及星系的演化。
那麼為什麼會存在這種聯繫？或者說，讓一切物質現象跨越一切時空、相互聯繫在一起的本質奧秘究竟是什麼？答案只能是：外在世界並非實有，物質及宇宙的存在都是你的心生幻相——如夢中相，一切萬事萬物的因果聯繫只存在於你的“心”的創造中。
高月明新浪博客：http://blog.sina.com.cn/gaoyueming123
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