前文参考：遇事不决，量子力学（上）
爱因斯坦VS玻尔的三次论战
地点：索尔维会议
辩方：爱因斯坦VS玻尔
结果：
第一局，玻尔赢，爱因斯坦输。爱因斯坦混淆了宏观世界和量子世界。
第二局，玻尔赢，爱因斯坦输。他的错误在于忘记了自己的广义相对论。
第三局，爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬，简称“EPR佯谬”。爱因斯坦赢，玻尔输。
假设有一个未被测量的粒子，该粒子同时处于上旋和下旋的叠加态。现在把它分成两部分。根据经典物理的常识，我们可以得出结论，其中一个粒子上旋，另一个粒子下旋。但量子力学说，在测量之前我们无法确定粒子的性质。这两个粒子的整体仍然处于上旋／下旋的状态，但它们都没有决定选择上旋还是下旋。
当然，如果我们测量其中一个粒子，它就必须选择一种本征态。假设它选择上旋。两个粒子的整体波函数仍然是上旋／下旋，由于其中一个粒子已经选择了上旋，那么另一个未被测量的粒子就一定会在瞬间变成下旋。按照薛定谔的理论，另一个未被测量的粒子不能保持叠加态，因为整体波函数始终处于上旋／下旋的状态。如果我们测量一个粒子，使其坍缩成本征态，那么另一个粒子就必须采取对应的本征态。
然而，要使未被测量的粒子坍缩成下旋，那么已测量的粒子就必须让它知道，两者之间会传递这样的信息：“我已经坍缩成上旋，你最好现在就坍缩成下旋！”粒子之间的距离无关紧要。我们可以在一个房间的两端或一颗行星的两端这样做，结果都是一样的。量子力学预测，一对纠缠的粒子必须在瞬间相互传递信息，这就是EPR佯谬的来源。信息不可能传递得那么快，否则就违背了狭义相对论。
爱因斯坦成功地论述了，不确定性原理要想成立，量子系统中就必须包含鬼魅般的超距作用 —— 而这一点是让物理学家难以接受的。玻尔唯一的合理反驳就是量子系统真的存在鬼魅般的超距作用。
鬼魅般的超距作用
在爱因斯坦和玻尔的第三次论战中，爱因斯坦赢，玻尔输了。爱因斯坦成功地论述了，不确定性原理要想成立，量子系统中就必须包含鬼魅般的超距作用 —— 而这一点是让物理学家难以接受的。玻尔唯一的合理反驳就是量子系统真的存在鬼魅般的超距作用。
★玻尔：没有任何原因，这是一个纯粹的随机事件。
★爱因斯坦：不是随机的，是你不知道。是它们背后一些更细微的、隐藏的因素在起作用。这就是“隐变量”。因为你没有抓住那些隐变量，你才以为结果是随机的。
★冯·诺伊曼：我从数学上严格证明了量子力学是对的，隐变量理论是错的。
★贝尔：「冯·诺依曼的证明不仅是虚假的，而且是愚蠢的！」我有一个理论设想——贝尔不等式：类似两个检偏器同时沿相反方向转过θ角造成的错配率，等于或小于两个检偏器单独转过θ角所造成的错配率之和。这是从实在性和可分性假设给出的对贝尔不等式的推导，如果贝尔不等式成立，证明实在性和可分性同时成立。
“实在性”一词一直是我们对物理真实性质的存在与否并非源自我们的观察这一判断的概括
“可分性”一词是我们对能够分离客体使得在其中一个对象上发生的事情绝不会影响到另一个对象的行为这样一种性质的概括
贝尔用一个巧妙的定理，无可辩驳地证明了爱因斯坦是错的，量子力学里真的有“鬼魅般的超距作用”。
★约翰·克劳泽：我用光子做成了这个实验，贝尔不等式不成立。
★阿兰·阿斯佩：来，看我这个补充实验，我的实验装置足够远，我能证明，并不是中间的发射装置在闹鬼。
爱因斯坦认为，量子力学必须同时满足可分性（局域性）和实在性（量子纠缠）。但贝尔实验的结果指出，这两特性不能同时满足。这意味着量子的概率性到底从哪里来，仍然是个悬而未决的问题
★玻尔：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。
★薛定谔：那两个粒子难道是“纠缠”在了一起？
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。
量子纠缠:假如两个（或多个）粒子形成了量子纠缠只要测量其中一方的状态，就能瞬间推断（推断而不是决定）另一方此刻状态。
因为如果从波粒二象性视角出发，用数学公式波函数把它们的状态写出来，它们只能写出一个波函数，也就是说它们是一个波，是一个整体，所以测量了一个整体的两个部分，发现存在关联根本没什么奇怪的。
波函数的神奇超能力：超空间感知
★伊利泽和威德曼：我们在不跟观测对象发生任何相互作用的情况下，观测到了它的存在。这就等于说，我们原则上，可以利用波函数的感知能力，传递一个经典物理学禁止传递的信息。波函数有超越空间的感知能力！
波函数的神奇超能力：超时间感知
【因为在观测之前，它并不是一个“客观真实”！】
★惠勒：假设有一个距离地球十亿光年的星系，它的星光被爱因斯坦引力透镜给分成了两束，各自到达地球。如果我们单独看其中一束星光，它就是作为粒子走过来的，如果我们弄个分束器把两束星光合成在一起，它就是作为波走过来的，可是这岂不是说，我们现在要不要上分束器的这个选择，决定了光子十亿年前离开星系时候，要做波还是要做粒子吗？
这不就是说，我们现在的选择，改变了过去的事件吗？
几位法国和意大利的物理学家，做成了这个超远距离的“延迟选择实验”。观测让波函数坍缩。后来的观测，可以决定之前的波函数是否坍缩。波函数有超越时间的感知能力！
波函数的神奇超能力：不一定是客观现实
我们现在都知道是观测让波函数坍缩，但是在底层的物理机制上，观测到底是怎么让波函数坍缩的？
★玻尔：测量仪器都是宏观的东西，测量相当于宏观破坏了微观。
★冯·诺依曼：我拒绝接受这个说法。测量仪器也是用原子组成的啊，理论上说它也应该遵守量子力学定律啊。可是我们量子力学已知的所有定律里，根本就没有一条，说波函数是怎么坍缩的。
★冯·诺伊曼：所以我猜……让波函数坍缩的，是“人的意识”！
★尤金·维格纳：我支持“意识说”！咱们来做个思想实验……我的朋友在屋里测量光子的偏振态，我在外面看，而我并不知道他的观测结果。他测量出光子是垂直偏振态，而在看我来光子处于水平和垂直的叠加态。我俩都是对的，那请问光子到底什么态？它的状态还是个客观现实吗？
2019 年，英国赫瑞瓦特大学的几个物理学家，用光子代替维格纳和维格纳的朋友，真的做成了这个实验。两个观测者对同一件事可以有不同的观测结果。量子力学至少给了我们去质疑“客观现实”的动力。【平行世界】
为什么我们日常看不到超能力？
【宏观物体的叠加态】
★薛定谔：我又来了。咱们来设想一个情景，有请我著名的猫🐱——薛定谔的猫。如果猫可以处于叠加态，那为什么，我们在日常生活中，从来没见过宏观物体的叠加态呢？
波函数是粒子两种可能状态之和。整个系统是所有粒子各自的状态和环境状态相乘结果，每个状态保持不变，没有扰动，就是“相干”。然而没有系统是孤立的，随着环境改变，粒子间“退相干”了。因为退相干的速度太快了，几乎等于立即发生，所以谁也无法捕捉到猫的叠加态。
量子力学在宏观世界也适用（微观和宏观的逻辑完全一致，宏观可以直接展示这个逻辑，就像孩子像父母因为遗传基因），宏观世界也可以存在量子状态。我们平常不太容易看到，是因为这些宏观量子状态很快就会发生退相干，也就是在发生波函数坍缩之前量子还经历了退相干。
对于物质来说，同时呈现波粒二象性，就是量子状态，发生退相干后，粒子特征特别突出，波动特征很弱，就是我们平时说的经典状态。例如C70分子在真空中可以发生干涉现象，就有相干性，一旦加入一点点空气，干涉条纹逐渐模糊，直到最后消失，发生推相干。
对于量子的应用，比如量子计算，物理学家会通过控制环境的条件等各种办法，平衡操控和屏蔽，抑制退相干的影响，让他们尽可能长时间地保持量子状态的同时，还能操控量子做运算。
【如果让旋转的速度恰到好处，理论上来说这些硬币会与它的旋转舞伴（一个纠缠对）紧密配合，并保持叠加态。对真正的硬币来说，这种情况不会经常发生；但对于粒子而言，这不过是家常便饭—只要波函数达成一致。想象一下让100枚硬币一起旋转，形成一个巨大的纠缠，这是非常困难的事情。即使你做到了，这种布置也是非常不稳定的。其中的一枚淘气硬币或者外来的一枚硬币都会使一切坍缩。因此，相互作用的粒子越多，就越难形成叠加态。多少个粒子会使系统突然成为经典系统？不存在特定的数字。经典物体有太多的粒子，几乎不可能让它们同时处在协调的位置。经典世界的存在是因为叠加态是不稳定的，但没有哪条定律规定，我们不可以让一个大物体处于叠加态】
这三个谜，我们还是需要解释
观测结果为什么是随机的？
“鬼魅般的超距作用”到底是如何完成的？
波函数到底是个物理实在，还是仅仅是一个数学工具？
哥本哈根解释告诉我们，如果以务实的态度在微观世界上运用量子物理学，对宏观世界运用经典物理学，那么就必然会出现量子之谜。既然我们永远也不可能“直接”看到微观世界，因此我们可以不理会它的怪异性质，从而忽略掉物理学遭遇意识的问题
如何持续——量子之谜的解释。虽然学界对实验结果已达成共识，但对其含义却没有达成共识。目前存在着很多相互冲突的解释。它们中的每一个都显示出量子的古怪特性。哥本哈根解释为物理学家提供了一种忽略这种怪异性的方法，至少从实用角度来说是这样，这种方法在物理学研究中非常好用。可以说，绝大多数物理学家都接受了这种方法，但它在大自然告诉我们的东西方面还是值得探讨的
★法兰克·迪普勒：“多世界解释”……也就是“平行宇宙”。在波函数坍缩的那一刻，世界发生了分叉。无数个你生活在无数个分叉的世界之中，经历着因为波函数坍缩效应而不一样的命运。多世界解释可以避免超距作用。【一个粒子在我们的宇宙中通过左侧的狭缝，在另一个宇宙中通过右侧的狭缝。这两种结果仍然混合在一起，在半空中形成干涉条纹，但当粒子到达探测器屏幕的时候，所有粒子都在不同的地方撞击屏幕—都在各自的世界里。
★德布罗意、戴维·玻姆：我们有一个“导航波理论”。粒子自己不知道该怎么运动，它需要“导航波” 的引导。导航波告诉粒子如何运动，而粒子告诉导航波如何变化。
★冯·诺依曼、加勒特·伯克霍夫：这就是“全息宇宙”——我们所观测到的一切之所以让人感觉定律不足，也许是因为需要“更真实”的宇宙，更深层的现实。也可能是“量子逻辑”——宏观世界的逻辑并不适用于量子世界，我们改写了一套。
★渡边慧：“时间对称解释”了解一下。不但现在可以影响未来，未来也可以影响现在，波函数向着未来和过去两个方向演化。
★惠勒：听说过“交易解释”吗？每个粒子的波函数不是一个，而是两个：一个走向未来，一个走向过去。他们做了一次交易。【假设我们的粒子到达一个双缝，它的正常波函数（遗憾的是，在学术中它叫“推迟波”）在时间上是前进的，我们可以确定它的路径。但与此同时，探测屏中的粒子正在从未来向我们的粒子发射后退的波函数（“超前波”）。无论未来的哪个粒子恰好发出最强的溯时信号，我们的粒子都会与之相互作用。
★贝尔：“超级决定论”才酸爽。人根本没有自由意志，一切事件都是从宇宙创生之初，就已经由物理定律决定了。你也是剧本的一部分！
★退相干历史解释：原子一路上受到轻轻碰撞，并不强烈偏离它的两条路径。但每条路径上的部分波函数经过每次反弹的小小变化，相互间已失去相位关系，以至于从实际效用来看不可能再形成干涉图像。对这类大量可能的历史（每一可能的反弹序列）进行平均，我们即得到两条细粒行踪的历史，每一条对应一个盒子里的原子。现在我们可以说这两个历史中只有一个是真实的历史，其他仅仅是可能的历史。
量子力学到底有什么用？
★惠勒：「遇见量子，就如同一个远方的探索者第一次看见汽车。这个东西肯定是有用的，而且有重要用处，但是到底有什么用呢？」
★史蒂芬·霍金：宇宙开始之前，只有空间而没有时间。宇宙处于一个量子叠加态，它可以有各种各样的历史，可以用一个波函数描写。然后突然之间，宇宙的波函数发生了坍缩，时间开始了。再后来才是暴涨，然后才演化出万事万物。我们经历的只是宇宙众多可能的历史中的一个，甚至都不是可能性最大的一个。还有很多别的宇宙也无缘无故地起源了，不过它们大多数都会因为“爆”得不够好而立即消失， 而我们这个宇宙幸运地存活了下来。
★阿兰·古斯：不需要对时间打什么主意，只要给一小块真空区域，就有可能爆发出来一个新的宇宙，这一切都起源于一次量子隧穿。
暴涨理论能解释宇宙的均匀性，量子力学的不确定性，又解释了宇宙为什么不那么均匀。量子力学这个尺度拿捏得正好：涨落再大一点，也许宇宙就太不均匀了，很多物质会聚集在一起，搞不好宇宙演化都受影响；涨落再小一点，宇宙中就不会有日月星辰。如果不是量子力学，我们真不知道还有什么机制能提供这么好的设定。
物理学遇到意识
意识能坍缩波函数吗？这个问题，在量子理论一出现就提出来了，至今不能回答。它甚至提得不是很恰当。意识本身就是一个谜。
意识和量子之谜不只是两个奥秘，它们是两个这样的谜团：首先，量子之谜实验演示向我们展现了客观的、“外在的”物理世界的谜团；其次，自觉意识则向我们展示出主观的、“此地的”精神世界之谜。量子力学则似乎将二者联系在一起。
标准模型：力的本质是什么
力是一个复合的有层级的宏观概念，在微观世界是一种样子，宏观世界又是另一种样子。我们可以把世界上所有的力，还原回最基本不能再拆分的基本相互作用。
也就是标准模型所说的，量子场论涉及两种物体：物质粒子（夸克、电子、中微子）和相互作用的场粒子（光子、胶子、W粒子和Z粒子）。物质粒子统称为“费米子”，拥有空间等属性；传递力的粒子统称为“玻色子”，能够相互重叠。
结语
1900 年的两朵乌云让我们意识到这个世界背后可能有个诡秘的真相，现在 120 年过去了，我们仍然没有找到最后的真相。我们不知道大自然还允不允许我们继续寻找真相……我们甚至都不知道，世界背后到底是有一个真相，还是有无数个真相。
对于我来这个非物理专业的学习者来说，最大的启发就是，虽然量子力学的一个公式都不懂，却通过非常形象的例子类比介绍，让我感觉我也懂量子力学似的。
参考阅读：
[英] 蒂姆·詹姆斯著,左安浦译.量子和粒子物理学何以解释一切.磨铁图书.2021:17.
曹天元著.上帝掷骰子吗？量子物理史话（升级版）.磨铁图书.2019:314.
[美] 布鲁斯·罗森布鲁姆,[美] 弗雷德·库特纳著.量子之谜（第一推动丛书·物理系列）.湖南科学技术出版社.2018:212.
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