七、EPR佯谬
如果你一次只向双缝发射一个电子，那么你就会在后面电子检测屏上看到一个针尖般的亮点。这说明，电子是以一个粒子的形式到达的。但是，现在我们要问：电子从电子枪出发后，直到显示在检测屏上时，它是如何在两者之间的空间中行进的呢？
哥本哈根的解释认为：
1. 一个电子会同时穿过两条缝。
2. 一个电子在两者之间的空间中是没有任何轨迹的。就是说，一个电子是波函数的，即，一个电子像球状波一样扩散在整个空间中的。
3. 一个电子在“电子枪——检测屏”之间的空间中的位置是不确定的。你只能依靠波函数的相位差去计算出电子存在于哪里的概率。
4. 因为你不能把电子确定到一个有局限的空间内，因此电子的存在是“非局域的”。就是它不局域在某一处，而是无处不在的。
爱因斯坦则认为：
1. 如果你抛掷一枚骰子，虽然一般实验手段无法预测到哪个点数会朝上，但是如果你对整个抛掷的细节了解得足够清楚，那么就一定会预测到每次抛掷的结果。因此，对于电子到底存在于某处不是概率性的，我们之所以没有检测到电子在“电子枪——检测屏”之间行进时的电子轨迹，是因为还有一些隐藏着的规律（隐变量）没有被发现和实验手段还不完备造成的。
2. 爱因斯坦对于“不确定性”原理十分反对，爱因斯坦认为，人们之所以无法对电子的位置和动量同时精准测定，是因为还有一些测量的方法没有被发现。
3. 一个电子存在于何处是有局限性空间的，你不能认为一个电子会同时存在于宇宙空间中的任何一处——即你不能认为一个电子会在宇宙空间中是“非零”的。
因此，在1935年，为了表明自己的立场和反对哥本哈根解释，“爱因斯坦—波多尔斯基—罗森”共同提出了一个悖论，这个悖论就是EPR佯谬。
佯谬的意思是，可由它的真推出它的假。在EPR佯谬中所表达的意思是，如果哥本哈根解释——也就是电子以波的形态扩散在整个空间中——为正确的话，那么在两个电子之间就应该存在所谓的“幽灵般的超距作用”的联系。然而，狭义相对论完全拒绝了超越光速事件的发生，因此，如果有一个方法能证明“不存在幽灵般的超距作用”，那么哥本哈根诠释就是错误的。
实际上，EPR佯谬本质的核心要点就是要证明“客观现实”独立于观察而存在。哥本哈根解释则明确说明，意识参与到了能被我们观察到的现实之中。是观察创造出了一切，而不是一切单独客观地存在着，等着我们去观察。
下面，为了便于快速地理解，我们直接对物理学家戴维·玻姆提出的所谓现代版本的EPR佯谬做出简化和容易理解的表述（下面用光子表述）。
首先，哥本哈根解释说，一个光子在你没有测量它之前，是以波的形态扩散在整个宇宙空间中的。只有当你去测量了它，光子才会在瞬间坍缩为一个局域的点粒子。就是说，在你没有测量之前，一个光子是以非局域的方式扩散在整个宇宙空间中的。可以说，整个宇宙空间中都有它存在的可能性。当你去测量了，它才在你测量之处崩溃为一个粒子，而在空间中其他的任何区域，这个电子存在的概率瞬间都变为了“零”，即，你的测量行为直接影响到了其他空间区域中有可能发生的事情——你让遥远空间中的光子存在的可能性突然都变为了“零”，即便这个空间距离跨度为一光年或一百亿光年。
因为，对于一个光子进行测量进而影响到其他空间区域发生事件的检测很难进行，但是我们却可以想象如果把一个光子分成两部分，就可以实现这样的检测。那么真实的检测是这样的，虽然你无法分开一个光子，但是却可以实现有如分开光子那样的实验效果，即，如果你用一束激光激发一个一个静止的原子，那么原子（钙原子）就会向相反方向同时射出两个光子，例如绿色和蓝色光子。为了保证动量总和为“0”（守恒），这两个光子会以大小相等、运动方向相反、自旋方向相反的方式向远处运动。例如，光子A向左旋转，光子B向右旋转。
就是说，这两个被分开的光子像是一个被分成两部分的光子那样纠缠在一起，它们会以波函数相互叠着的方式在空间中扩散着（见图1-37）。这两个光子像是一个整体那样相互联系着。例如，你对向左运动的A光子进行测量，让其坍缩为一个粒子，那么B光子也必须瞬间由不确定的波函数状态坍缩为一个确定的粒子状态。在测量之前，两个光子是处于向左和向右旋转的叠加状态的。如果你测量了A光子的自旋（例如A光子向左旋转），那么瞬间B光子的自旋也必须由不确定的自旋状态崩溃为确定的“向右旋转”的状态。
EPR佯谬提出了这么一个设想：让两个从同一个原子激发出的向相反方向运行着的光子运行到无限远，例如1光年远，那么这两个光子之间是否还存在着联系？例如，你测量了A光子，B光子瞬间是否会作出反应？假设是存在这种联系，那么在时间上也来不及。为什么呢？
因为任何的影响都需要介质来完成。例如，他人之所以能听到你说话，是因为你的声音振动了空气分子，并且等一定时间后，对方的耳膜才会感受到你发出的分子振动，进而作出反应。再比如说，如果你要想把桌子上的一只杯子击碎，那么你必须要等到子弹射过去，杯子才会被击碎。在这两种现象中，空气分子和子弹就是听到声音和击碎杯子的影响介质。
假设两个光子行进到相距一光年远的距离时，它们之间即便存在着某种相互影响，也必须要等到一年以后才会产生效应。因为狭义相对论直接拒绝了“超光速”传输的事情，因此，即便它们之间存在信息往来也要等上一年的时间。
所以，如果存在这种联系，只有“幽灵”才可以做得到，因此，对这种可能瞬间发生联系的现象被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。
然而，按照哥本哈根的解释，你测量光子A，那么无论光子A与光子B已经运行到相距多么遥远的距离，例如1光年或1百亿光年的距离，它们都应该产生瞬间的联系。当然这种瞬间的联系不是幽灵干的事，而是粒子世界本来就如此！
下面再用个比喻来清楚说明这个佯谬要表达的意思：如果你把两只鞋（左、右脚的鞋）分别装入两个黑盒子中。一个盒子留在北京，另一个盒子被你乘坐飞机运到纽约。按照玻尔的解释，在盒子离开北京时和到达纽约后，只要你没有打开其中任何一个盒子，那么一只鞋在每一个盒子中是左脚还是右脚的是处于不确定的叠加状态中的。就是说，在两个盒子中，两只鞋是不断地处在左脚 / 右脚的转换过程中的。只有在你打开其中一个盒子的一瞬间，例如，你打开北京的盒子是左脚的，那么在纽约的那个盒子中的鞋则必须在瞬间显身为右脚鞋。爱因斯坦则认为：在盒子从北京分开的那一刻起，是左脚或是右脚的鞋留在北京已经是被确定了的。两者之间不存在所谓的“幽灵般的超距作用”。
EPR佯谬一开始只是作为一个思维实验提出的。时间到了1964年，这时爱因斯坦和玻尔都已经死去了，物理学家约翰·贝尔为了支持爱因斯坦的EPR佯谬，发表了一篇论文，提出了一个可被检测的方法——贝尔不等式，也称为“贝尔定理”。为了获得容易和清楚地理解，简述贝尔定理和检测实验如下：
（1）什么是光栅
如图1-38中A所示，如果你将一根绳子穿过与地面呈垂直角度的两道木栅栏上下晃动，你就制造出了一道上下起伏振荡的绳子波。因为两个木栅栏的角度都是与地面垂直的，因此穿过第一道木栅栏的绳波会继续前行穿过第二道木栅栏。
如图1-38中B所示，如果你将第二道木栅栏变为横向的，那么穿过第一道木栅栏的绳波就会被第二道木栅栏阻挡住。
对于光也是如此情况，光波是具有振荡方向（偏振方向）的电磁波，因此光波也会被不同偏振方向的“光栅栏”（偏振镜）阻挡住。例如，如果你透过一片偏振镜（光栅）对着太阳看，那么，那些与偏振镜中的光栅呈现出的振荡角度不同的光子，都将被阻挡在偏振镜以外。太阳镜就是根据这一原理制造的，太阳镜片就是一个偏振镜片。
（2）贝尔定理的实验设置
为了能够获得快速理解，下面是对实验结果的简化论述。
用激光激发一个钙原子，致使其释放出一对向相反方向飞出的光子（A、B光子）。在两个光子射出的各自方向上的100米距离处（你也可以想象一光年的距离）放上两片拦截光子通过的光栅栏（A、B光栅）。然后在每片光栅（偏振镜）后面放上一块可以检测到光子到达的光子检测屏。现在实验开始（见图1-39）：
按照爱因斯坦的解释：每一个被激发出的光子都是一个独立的局域性的个体。其中一个光子的行为不会对另一个光子产生瞬间的影响。因此，如果按照这一思考，那么当你把两片光栅以相互交叉的呈90度角摆放时，那么向左飞出的A光子波的振荡角度与A光栅的垂直摆放角度相同，因此A光子会顺利通过A光栅，在光子检测屏中显示为一个粒子。而向右飞出的B光子与B光栅的横向摆放角度不同，因此会被B光栅阻挡住，而不会在光子检测屏上有任何显示。
下面是在检测贝尔定理时实际检测到的结果：
检测结果1：将A、B光栅摆放角度相同，都是垂直90度角度摆放着。然后激发出一对光子向相反方向射出——光子偏振方向为垂直的。这时，你会在两侧的光子检测屏中各自看到有一个光子到达。
检测结果2：将A、B光栅都以横向摆放。然后激发出一对光子向相反方向射出——光子偏振方向为垂直的。这时，两侧的光子检测屏中没有一个光子到达。这说明，两个光子都被横向光栅栏阻挡住了。
检测结果3：将A光栅垂直摆放，B光栅横向摆放，即相互交叉角度摆放，然后激发出一对光子向相反方向射出——光子偏振方向为垂直的。这时你在两侧的光子检测屏中看不到任何一个光子到达。
最关键的是检测结果3，如果两个光子不是一体的，即按照爱因斯坦的解释，应该在A光子检测器中看到一个光子的到达。然而，事实情况却是，如果B光子被B光栅阻挡住了——现身为粒子，那么A光子也必须现身为粒子，这样即便是A光子的偏振方向与A光栅摆放角度相同，因为它已经现身为了粒子了——不是波了（只有波才可以穿过光栅），所以它也必须被A光栅阻挡住。
随着光学技术的进展，经过科学家许多年的努力，在1981年，法国科学家阿斯派克特小组用钙原子所做的实验，终于以非常漂亮和令人信服的方式一劳永逸地打破了“贝尔定理”。从那时起，直到今天，世界上进行的所有实验数据都与哥本哈根的解释完全一致，没有一次违背。
贝尔定理被打破所带给我们的结果是：如果两个光子出发时是一体的，那么无论后来它们运动相距多么遥远，即便是相距137亿光年的距离，它们也是以一个整体的方式发生行为的。就是说，因为时间与空间是相对的，因此一切物质，凡是曾经发生过联系的，那么他们相互之间就永远联系在一起，无论其时间跨度和空间距离有多么遥远。
例如，在夜晚你看了一眼天空，你就影响到了所有被你见到的恒星的演化——因为你让进入到你眼神经中的光子崩溃为了粒子，那么留在或者向相反方向射出的他的“孪生兄弟”——光子——也必须现身为粒子，进而你改变了恒星的演化和存在的因果！
进一步说，宇宙一开始是从一个奇点的爆炸开始扩散开来的，那么在宇宙中的一切物质相互之间都存在着一体性的相互联系。而你的观察参与了整个宇宙中的恒星及星系的演化。
那么为什么会存在这种联系？或者说，让一切物质现象跨越一切时空、相互联系在一起的本质奥秘究竟是什么？答案只能是：外在世界并非实有，物质及宇宙的存在都是你的心生幻相——如梦中相，一切万事万物的因果联系只存在于你的“心”的创造中。
高月明新浪博客：http://blog.sina.com.cn/gaoyueming123
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