爱因斯坦错了吗

爱因斯坦是上个世纪最伟大的科学家之一，他的相对论颠覆了统治世界几千年的静态时空观，然而即使如此伟大的科学家，他的想法就一定正确吗？虽然我不能断定爱因斯坦对某些物理现象的解释是错误还是正确，但至少有一点可以肯定，爱因斯坦是可能犯错误的。

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上帝会掷骰子吗？

提到量子力学，许多人都会感觉头痛，因为人类对物理的理解首先是建立在经验之上，大部分物理定律都和直觉相一致。而量子现象只在微观世界中才显现，我们没有那个世界的经验，而量子现象和宏观世界中的直觉大相径庭，所以难以用直觉把握，而它的数学模型就更加晦涩难懂，所以量子力学特别难学。

在这篇文章中，我避免用专业术语描述量子现象，只用一些比喻来解释它可能引起的思想冲击，体会一下为什么爱因斯坦这么伟大的科学家都难以接受它。

大家都知道爱因斯坦不喜欢量子力学，他特别有名的一句名言是“上帝不会掷骰子”，虽然这句话可以有许多不同的理解，但它根本的矛头自然指向量子物理中的不确定性。

在经典物理中，对任何物理对象的测量都可以至少在理论上无限精确，而且每一个物体的任何物理属性，比如位置，速度等都是确定的。但量子力学否认这一点，在微观世界中，一个粒子比如电子，它的位置是以一定概率分布在一个区域之中，这样的结果就导致未来的不可精确预知性。

按照传统物理思想，一个系统只要它的初始条件完全给定，那么未来的发展可以百分之百的确定，然而一但引入量子概念，未来就变模糊了，我们无法预测未来究竟会如何，最多只能得出未来呈现某种状态的概率。这大概是爱因斯坦首先就不喜欢量子力学的原因。

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定域实在论

爱因斯坦虽然骨子里不喜欢量子力学，但作为一个科学家，他不能只依靠自己的声望主观否定这个理论，他总要顾及体面地用科学方法来进行辩论。

爱因斯坦的困难在于，无论量子力学听起来多么离经叛道，但依据这个理论所做出的多种匪夷所思的预测都被实验所证实，所以爱因斯坦不能说量子力学是错的，于是他说量子力学不完备，而一个好的物理学理论应该是完备的。这句话的直接推论当然就是量子力学虽然正确，但是不好。。。

为了证明这一点，爱因斯坦提出一个所谓的定域实在论。实在论指一切物理现象是客观实在的。他的名言，即使无人赏月，月亮依然在那里。而定域则和他的相对论紧密相连。

爱因斯坦相对论中一个重要结论就是宇宙中光速是最快速度，任何物体，包括信息的传递都无法超越光速。

而定域实在论指出任何两个物体A和B，如果它们之间的距离特别远，比如远到光从A到B都需要一年时间，那么A的任何变化至少需要一年时间才可以作用到B上面，这就是爱因斯坦的定域实在论。

举一个简单的例子，太阳距离地球大约一亿五千万公里，光线从太阳传播到地球需要八分多钟，那么万一太阳爆炸了，这个爆炸至少需要八分钟才可能影响到地球。

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鬼魅般的超距作用

EPR佯谬是爱因斯坦和另外两个科学家为了证明量子力学不好而设计的一种思想实验。所谓思想实验就是现实中没有条件测试，只能在脑海中想象的一种实验。

根据量子力学，可以生成一对所谓纠缠粒子，这种纠缠的粒子会有一种切不断的神秘联系。比如我们生成了这样一对粒子A和B，这两个粒子分别向宇宙两个相反的地方飞去。经过一段时间飞行后，这两个粒子距离已经非常远了，然而它们之间那种类似精神感应的神秘作用依然存在。这种感应强大到如果一个粒子比如说A要是突然遭遇不幸，那么远在天边的另一个粒子B则会立即感应到，也会同时遭遇到那种不幸。

当然我这里所说的不幸只是一种比喻，量子力学关心的是对粒子进行测量，测量它的位置速度或者自旋等等。可是问题的关键是只对一个粒子进行测试，而另一个远在天边的粒子马上就会受到感应，你说奇怪不奇怪。爱因斯坦称这个现象是“鬼魅般的超距作用”。

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神奇的未卜先知

如果说上面那个所谓的“鬼魅般的超距作用”还不足以让人感觉奇怪，那么纠缠粒子间的未卜先知就更让人感觉不可思议。

理解这一点需要了解微观粒子所谓的波粒二象性，就是微观粒子可以表现如同一种波，也可以表现如同一种粒子。但是这两种表现只能取其一，如果你观察一个粒子，它就会表现成粒子，如果你不观察它，它就表现成一个波。

如同家里有个熊孩子，你去检查他，他就专心写作业，你不检查他，他就开始偷偷打游戏一个道理。

现在我们生成一对纠缠粒子，这一对粒子既然是纠缠的，所以它们表现形式也会一样。当你观察其中一个粒子A时，它的纠缠粒子B就会表现成一个粒子，但如果你不观察粒子A，它的纠缠粒子B就表现成一个波。这种现象在前面一节已经大概介绍了，而且这种作用是不受距离限制的。

更神奇的是如果你观察了A，知道A的状况，那么B就应该表现成一个粒子，但如果你在观察完A后又把这个观察结果擦除（忘掉），那么B就会表现成一个波。

最为神奇的是如果你把观察A的时间推迟到B表现之后，这时会发现B依然会依据A是否被观察而做出相应的表现，这里违反了基于时间的因果性。难道B对A的未来可以未卜先知。。。

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对宇宙的认识

量子力学从数学模型上并非特别复杂，但结果却很吊诡，而更奇妙的是这些神奇的结论居然可以被实验证实，这就让人不得不再度审思我们常见的世界观。

当爱因斯坦说即使无人赏月，月亮依然存在时，针锋相对的量子物理学家玻尔则认为，当一个物理量不被测量时，这个物理量就不存在。换句话说，如果没有人看月亮，月亮就不存在。

过去人们认为一个粒子在被观察时会有不同表现的原因是因为观察本身干扰了这个粒子。但对一个粒子的纠缠粒子进行观察则不会干扰这个粒子，那为什么这个粒子的表现还会因此而发生变化呢，这样一想，干扰说似乎不成立。

不过还可以有一种解释法，所谓一对纠缠的粒子其实是一个粒子的两个相，虽然它们距离很远，但还是一个，如同我们在水中看到月亮的倒影，这个倒影和天上的月亮的相都是同一物体的相。在这种情况下，空间的分离不过是一种模型制造的幻觉而已。

如果我们把一对纠缠的粒子当成一个粒子的两个相来看，是不是可以把宇宙中所有的粒子都看成是一个粒子所成的相呢？其实也有可能，当然要证明这个想法需要先建立一个数学模型，并且可以设计一些实验来验证这个模型，那就不是简单开开脑洞就可以实现的了。

人们对宇宙的解释建立在后天的观察和先验的理性。康德认为时间和空间都是先验的，因而是绝对真实的。然而不仅爱因斯坦可能错，康德也可能错。更加异乎寻常的观测结果或许迫使人们设计并非建立在时间和空间上的宇宙模型，谁又能否认这种可能性呢。