光电效应理论让阿尔伯特·爱因斯坦在量子力学领域奠定了他的重要地位，然而该理论背后所蕴含的哲学深意却深深地困扰着爱因斯坦。
众所周知，爱因斯坦以推导出质能方程E＝mc^2闻名于世。然而事实上他对物理学的最后巨献是与同事鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森一起合著的发表于1935年的论文--爱因斯坦－波多尔斯基－罗森悖论（简称：EPR悖论）。这篇阐述EPR悖论的论文描述了一个奇怪的现象--“纠缠态”，从而成为了现在重新理解量子物理学的核心。
《纽约时报》关于EPR 悖论的封面新闻报导
（E、P、R这三个英文字母分别是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森英文的第一个字母）
从左到右：爱因斯坦、波多尔斯基和罗森
直到上世纪80年代，EPR悖论仍被当作一个奇怪的哲学脚注。该论文以探索产生成对粒子的源作为开端：粒子包含两个可测量属性，且每个属性的测量都存在两种可能的结果，并且两种结果出现的概率是相等的。
让我们假设第一个属性的测量结果为“状态0”或“状态1”，第二个属性的测量结果为“状态A”或“状态B”。当我们已经测量过粒子的某一属性后，则不管再测量多少次，粒子的此属性都会得出同样的结果。这种现象的奇特之处在于，它不仅表明了一个单粒子的状态在被测量之前是不确定的，同时也表明了测量本身在决定着粒子的状态，且测量之间也是互相影响的。如果你测量一个粒子的第一属性，其测量结果为“状态1”，然后接着测量这个粒子的第二属性,此时你有50%的几率各得到“状态A”或者“状态B”。此后，当你再次重新测量第一属性--即使它已经被测量过一次并得到了结果“状态1”--我们仍有50%的几率得到“状态0”。由此得出，轮流测量一个粒子的不同属性会重置原始属性，并会重新得出一个全新随机的结果。
如果你同时观察一对粒子，结果会变得更加奇特。两个粒子都会得到随机的测量结果。但是如果你把它们放在一起比较，你会发现它们总是完美地彼此相关。比如两个粒子的测量结果都是“状态0”，那它们就会一直维持这种关联状态。据此，我们可以通过测试其中一个粒子属性，就能准确无误地得出另一个粒子的属性。
物理学家首次拍摄了量子纠缠的照片。
（图片源于：格拉斯哥大学）
看起来，量子纠缠似乎违背了爱因斯坦提出的相对论，因为两个粒子之间的距离是没有限制的。假设某天中午，你在纽约测量一个粒子属性，一纳秒之后在旧金山测试另一个粒子，你会得出两个粒子的属性测量结果是完全一致的。假设测量这一行为决定了粒子的测量结果，那么当第一个粒子被测量时，就需要以光速的一千三百万倍的速度向第二个粒子传递相关信息，而相对论认为这是不可能实现的。基于这个理由，爱因斯坦驳斥这一现象为“幽灵般超距作用”。
他认为，这一定是因为量子力学本身还不够不完善，两个粒子一定有我们所不知道的先决状态，而目前的量子力学太过肤浅，从而不足以揭露与解释这一事实。以尼尔斯·玻尔为首的正统量子理论支持者们坚称量子状态从根本上来说是不可确定的--不管两个粒子相隔多远，量子纠缠决定了一个粒子的状态会被另一个粒子状态所影响。
约翰·斯图尔特·贝尔（图片源于：1973年CERN报告）
之后的30年，物理学一直处于僵局状态，直至1964年约翰·贝尔指出：要解决EPR争论，则应当观测对两个粒子的不同属性的测量。爱因斯坦、波尔多斯基和罗森的“定域性隐变量理论”严格地限定了得到结果为“1A”或者“B0”的几率，因为结果是可以被提前定义的。基于粒子的状态在测量前是完全不可确定的理论，贝尔演绎了有着不同限制的纯粹量子方法，并以此预测了混合的测量结果，而这些结果在粒子状态可预定的情况下是不可能存在的。
继贝尔得出检验EPR理论的方法后，物理学家们据此展开了实验。从70年代的约翰·克劳泽和80年代早期的阿兰·阿斯佩开始，大量实验检验了EPR预测，并得出了同样的结论：量子力学是正确的。互相纠缠的两个粒子之间的“不确定状态的相关性”是真实存在的，而且无法被任何更深层次的变量所解释。
阿兰·阿斯佩克特在1981年发表的实验论文（图片源于：PRL）
记录了违反贝尔不等式的四幅全帧图像：4个独立的量子纠缠图像，对应于 θ2 = {0° , 45° , 90° , 135° }的四个方向
（图像源于：杂志2019年7月3日《科学进展》第5卷第7期DOI: 10.1126/sciadv.aaw2563.）
EPR论文被证明是错的！但这是一个伟大的错误，因为其引导了物理学家们更深入地去思考量子物理的基础。这篇论文使得量子理论得到了进一步的阐述和完善，也推动了对量子信息学等相关课题的研究。这是一个新兴的具有可以创造出“超级电脑”潜力的领域。不幸的是，测量结果的随机性让科幻小说里的场景无法成为现实，比如利用纠缠粒子超光速传递信息。
就现在而言，相对论是安全的，但是量子宇宙的奇特之处远远超出了爱因斯坦的想像！
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. 英子- Jinyuan Liu- Qingqing Mao
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翻译：Jinyuan Liu
审核：Qingqing Mao /天文志愿文章组-英子
排版：零度星系
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1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.youtube.com/watch?v=DbbWx2COU0E
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