在Part One中,我們已經看到量子世界是何等的怪異,“槪率”、“測不準”、“精神分裂”、“波函數坍縮”、“過去不確定”…一切似乎都有悖於常識。人們不禁要問,難道這就是世界的本質?因此,從“創會”的第一天起,“哥本哈根學派”一直飽受挑戰。而最“忠實”的挑戰者,正是我們非常熟悉的──阿爾伯特.愛因斯坦(Albert
Einstein)。
完成了家傳戶曉的相對論以後,愛因斯坦花了整整40年時間,企圖從哥本哈根學派的“雞蛋”裡挑骨頭。他堅持認為,世界再怪異,也應該遵循兩項原則:
原則一、實在性(Reality)。哲學中有一種稱為“實在論”(Realism)的觀點:“實在論者……認為真實的存在,是獨立於人類感官、信仰、概念與想法之外的。……人類感官所感受到的世界,只是真實的一種投射,並不是真實。”(@Wikipedia)筆者不是哲學家,不想爭辯實在論的對錯。只是愛因斯坦認為,應該存在一個客觀世界,而且哥本哈根學派似乎違反了實在論。
回到Kinder出奇蛋的例子。對於超市中陳列着的Kinder出奇蛋,就連3歲小孩都知道,玩具是事先放入蛋裡的。即使我們不把巧克力吃掉、不用X光儀偷窺、不用精密天平測量,它裡面還是放着一件完整的玩具(雖然是沒組裝好的),要麼是巴斯光年、要麼是胡迪警長。也就是說,不管我們觀察不觀察,蛋裡面的玩具也是“客觀存在”的、是“實在”的;對此,哥本哈根學派有何高見呢?
互補原理告訴我們,對於一顆量子Kinder出奇蛋,其狀態是疊加的!也就是說,裡面的玩具既是巴斯光年、又是胡迪警長,各佔50%。直到我們拆開包裝那一剎那,才“坍縮”成任意一款玩具。另一種說法是,在我們“觀察”以前,討論它是巴斯光年還是胡迪警長並沒有意義,因為它根本不是實際存在的玩具。
“換言之,不存在一個客觀的、絕對的世界。唯一存在的,就是我們能夠觀測到的世界。……測量是新物理學的核心,測量,行為創造了整個世界。”(@《量子物理史話》)看來,哥本哈根詮釋與實在論已經勢成水火了。
原則二、定域性(Locality)。定域性比實在性難理解一些。簡單而言,它是說任何信息都無法以超光速傳播,這種想法主要源於相對論。同樣以Kinder出奇蛋為例,不過這次情況複雜一些,假設Ferrero公司推出了一套2隻的特別限量版Kinder出奇蛋,其中一隻包着巴斯光年,另一隻則包着胡迪警長。現在你去意大利旅遊,買到了其中一隻並將它帶回澳門,那麼,當你打開它並發現胡迪警長時,你不必撥打長途電話,也會馬上知道,遠在意大利的另外一隻是巴斯光年。
至此,常理仍告訴我們,這當中並不涉及甚麼超距作用。不過,量子力學是無法用常理來理解的。前面已經提到,根據互補原理,量子Kinder出奇蛋是處於疊加狀態的,裡面的玩具都既是巴斯光年、又是胡迪警長。現在,怪事要發生了。當我們在澳門拆開其中一顆限量版量子出奇蛋時,它固然是“坍縮”成某款玩具,假設是胡迪警長吧,那麼另一顆蛋呢??不管它仍身在意大利、還是被外星人“俘虜”到宇宙盡頭的餐廳,它也只能是巴斯光年,別無選擇!或者說,它感應到遠方的孖生兄弟被“觀察”,瞬間從疊加狀態“坍縮”為巴斯光年!
看來,合理的解釋只有兩個:一、兩顆蛋存在着某種神秘的超距作用,定域性出錯了;二、哥本哈根詮釋有問題,所謂的疊加狀態是一派胡言,早在觀察以前,蛋裡的玩具就已經確定了。這就是著名的EPR悖論,其中“E”是Einstein的首字母,“P”、“R”則是愛因斯坦的兩位“盟友”,Podolsky和Rosen。當然他們的論文要嚴謹得多,不過大致上就是要表達這個意思。
無疑,作為哥本哈根學派的忠實挑戰者,愛因斯坦本人是傾向第二種解釋的。很遺憾,這一次愛因斯坦錯了,定域性失敗了。更遺憾的是,他甚至沒有活到“裁決”的那一天。不過塞翁失馬,焉知非福,誰又曾想到,用於挑戰量子力學的EPR悖論,最終孕育出“量子糾纏”這一全新領域。Brian
Clegg近年寫過一本《量子糾纏:上帝效應》,中文版上市還不到一年,有興趣讀者不妨一讀。