贝尔证明了量子力学中存在“鬼魅般的超距作用”，他的方法是一个不等式。贝尔设想了一个实验，但是直接说实验有点复杂，我们把它简化为一个故事。
这是一个有点烧脑的故事，但是不需要任何专业知识，你只需要一点小学生的算数。
一个故事
故事是这样的。你和我，咱俩做几个实验。
假设现在有那么一台机器，每隔10秒钟就同时往两个相反的方向发射乒乓球，一个乒乓球往东，另一个乒乓球往西。乒乓球的颜色可以是红色也可以是蓝色，但是具体是红色还是蓝色，每次发出来都不一定。假设乒乓球可以平稳但是高速地飞行很远。
我在东边，你在西边，各自接收飞过来的乒乓球，咱俩的任务就是观察和记录自己收到的乒乓球的颜色。咱俩的距离很远，互相并不直接通信。每隔10秒钟，我们就记下一个乒乓球的颜色。
我们想知道这台机器发射乒乓球的规律。为此，我们要做三个实验。
实验一
第一个实验非常简单，我们约定一个比较长的时间段，在这个时间段里各自按顺序做一份收到的乒乓球颜色的记录，然后把两份记录进行比较。
比如我收到的记录是“红色-红色-蓝色-红色-蓝色-蓝色……”，我和你比较之后发现，你的记录也是“红色-红色-蓝色-红色-蓝色-蓝色……”，和我的记录完全相同。
由此我们得出一个结论：这台机器每次向两个方向发射的乒乓球颜色都是相同的。你看，简单吧?这似乎就是一台忠厚老实的机器，虽然每次发射球的颜色可以变化，但是同时发出的两个球的颜色总是一样的，兢兢业业童叟无欺。
好。
实验二
现在我戴了一个墨镜再观察我接收到的乒乓球，而你还是和以前一样不戴墨镜观测。
观测一段时间再比较咱俩的颜色记录，就发现咱俩的记录在大部分时间内还是相同的，可是有1%的记录中，我们接收到的球颜色不同。
那是不是我粗心大意记错了呢?那咱们把这个实验再做一遍，这回换你戴墨镜，我不戴。结果发现，还是有1%的颜色记录对不上。
那么我们得出结论，肯定是这个墨镜有毛病。墨镜，有正好是1%的机会，会“看错”乒乓球的颜色。
注意，墨镜这个出错率是固定的。你做一万次实验，它出错100次。你做十万次实验，它出错1000次——什么时候出错可能不一定，但是长期看来它的输出很稳定，总是1%。墨镜，也是不会“提高自我”的一台机器而已。
没问题。
实验三
在第三个实验中，咱俩都戴着墨镜观测。
在说实验结果之前，我想先问你一道小学数学题——请问如果咱俩都戴着一个出错率是1%的墨镜，那么咱俩的观测记录中，*最多*会有百分之几的颜色是对不上的?
看到这里，你可以思考两分钟。
欢迎回来。小学生数学题的答案，当然是2%。
我的墨镜犯1%的错误，你的墨镜犯1%的错误，如果咱俩不同时犯错，那总的错误数就正好是2%；如果咱俩在某些时候正好都错了，那负负得正，咱俩那一次的结果还是一样，总的错误就会少于2%。总而言之，两个人都戴墨镜，两个人颜色记录的差异应该是*最多*2%。
但实验结果不是2%，而是4%!
唯一可能的解释
我第一次听说这个实验的时候，做梦都在想。现在我再帮你捋一遍——发球的机器只是一台机器，它每次发两个颜色一样的乒乓球；墨镜也只是一台机器，它有个1%的固定出错率。那怎么两个墨镜都戴上，出错率就变成4%了呢?到底是哪里出的问题?
一种可能性，是发球机器有问题。也许这个机器“意识到了”咱俩都戴着墨镜，它就故意给我们发射颜色不同的乒乓球。这个想法非常奇怪，但是可以验证——我们可以等到机器发出乒乓球之后再戴上墨镜——实验结果是出错率依然是4%。看来发球机器没问题，它只是，一台机器。墨镜只是个简单的测量仪器，我们已经各自单独戴墨镜验证过，非常稳定没有问题。
那就只剩下一种可能——福尔摩斯说过，排除其他所有可能性，最后剩下的这个可能，哪怕再怪，也是唯一的可能。
这个唯一的可能性就是，乒乓球刚刚离开发球机的时候，是没有固定颜色的。是我们看到乒乓球的一瞬间，它才有了一个颜色。
之所以出错率不是2%而是4%，是因为在被我们看到之前的那一瞬间，两个乒乓球之间有过一次“协调”。
我这边的乒乓球对你那边的乒乓球说：“用户12672387戴墨镜了!用户12672388戴墨镜了没有?......戴了是吧，那咱俩这次不能按以前的规则着色了，得按4%的规则着色!”
这个诡异的、超远距离的协调，就是爱因斯坦说的那个“鬼魅般的超距作用”。
爱因斯坦的噩梦
所谓乒乓球，在真实的物理实验里可以是电子、光子或者别的什么粒子。拿电子来说，所谓乒乓球的颜色，其实就是电子的自旋。物理学家很容易在实验室里制备这样的电子对，并且让它们的“总自旋”是0，那么根据角动量守恒，一个自旋是正的，另一个自旋就必须是负的。这就等于说每次发出的两个乒乓球颜色必须是不一样的——我们前文说必须一样，是为了行文方便，道理还是这个道理。
所谓戴墨镜让观测发生1%的出错率，在真实实验里，其实是如果你测量两个电子自旋的时候不在同一个空间角度，那么测量结果就不是正好相关的。这个原理可以用下面这张图说明，但都是技术细节，不了解也没关系——
这个实验证明了两点——
1.粒子的某个“属性”，比如电子的自旋，的确是在被观测的那一刹那才确定的；
2.两个粒子之间存在一个超远距离的瞬间协调。
贝尔在1964年提出了实验的理论设想，其中关键的结论就是两端测量结果的符合度要满足像“4%>1%+1%”这样的一个不等式。满足了，量子力学就是对的；不满足，爱因斯坦就是对的。
1972年，美国物理学家约翰·克劳泽用光子做成了这个实验，证明贝尔不等式成立。但是这个结论实在太怪异了，所以有人提出了两个不同于量子力学、但是同样很怪异的可能性：有没有可能两个光子之间的确有协调，但是那个协调速度并没有超光速呢?有没有可能光子之间其实还是没协调，但是光子的发射装置不知道为什么突然“活了”：它注意到了两边测量仪器的调整，所以选择发出了不一样的光子呢?
1982年，法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect) 堵上了这两个漏洞。他的实验装置距离足够远，他的时间测量精度足够小，以至于他能够证明，两个光子之间的协调速度，至少要大于光速的两倍才行!这是绝对的超距作用!同时阿斯佩还发明了让两端的探测器快速地、随机地改变角度的方法常以至于有很多时候探测器是在光子已经发出之后才做出调整——这就相当于是咱俩等到乒乓球已经离开了中间的发射装置，才临时决定戴不戴墨镜——结果仍然有同样的协调。这就证明了协调只可能是两个光子之间的，而不是中间那个发射装置在闹什么鬼。
后来还有更多的实验用更严格的方法证明了贝尔不等式。“鬼魅般的超距作用”，是真的。
那我们怎么理解这件事呢?首先我必须说明，“鬼魅般的超距作用”虽然是真的，但是这并不违反爱因斯坦的相对论：因为你不能用这个方法传递信息!这是因为我没有办法“控制”我观测到的电子自旋。当我观测到一个电子是正自旋的时候，我知道你观测到的电子一定是负自旋，但是仅此而已——我的观测结果是随机的，我不能想让它是正的它就是正的，我没法给信息编码去跟你说一句话。
但是两个粒子之间的确存在这么一个超远距离的瞬时协调。玻尔一派对此的解释是那两个粒子不管距离多远，它们都是一个整体，只能用同一个波函数描写。你的测量是在跟这个整体打交道，所以不算超距作用。但是这番解释听起来很像是诡辩的话术：难道作为整体的两个粒子就不是一南一北的两个粒子了吗?所以薛定谔略带嘲讽地说，那两个粒子是“纠缠”在了一起。
后世的人们就把这个鬼魅般的相互作用叫做“量子纠缠”。
量子纠缠说明波函数是一种超越空间的存在。波函数似乎有一种神奇的感知能力，能随时知道空间各处的事情。这使得有些哲学家怀疑整个宇宙是一个整体，冥冥之中一切事物互相之间都一直是有联系的，你采取任何一个行动都会立即影响到其他所有的事物。另一个思路，则是怀疑世界到底是不是一个客观真实的存在。
我们再看看波函数的几个“鬼魅般”的性质。
联系客服
