糾纏態(tài)物理世界第一謎筆記

《糾纏態(tài)：物理世界第一謎》筆記《糾纏態(tài)：物理世界第一謎》（(美)阿米爾·艾克塞爾著；莊星來譯。上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2023.1）在“量子糾纏”實(shí)驗(yàn)中，此時(shí)此地發(fā)生的某種情況可以同一時(shí)刻在萬里之外引起某種反映，這也許嗎？我們在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行某種測量，而同一時(shí)刻，在世界的另一頭，乃至宇宙的彼端，引發(fā)一個(gè)類似的行為發(fā)生，“糾纏”的雙方無法逃脫地聯(lián)系在一起，無論它們之間的距離多么遙遠(yuǎn)，也無論它們之間分開多長時(shí)間，它們之間的反映是瞬時(shí)的，并不需要時(shí)間。這也許嗎？各種實(shí)驗(yàn)以確鑿證據(jù)證實(shí)了，量子的這種幽靈般的詭異效應(yīng)的確是自然界固有的現(xiàn)象。量子糾纏現(xiàn)象不僅被一次又一次的，不斷改善的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并且引發(fā)了涉及量子通信、量子計(jì)算等應(yīng)用技術(shù)的革命，甚至可以將物質(zhì)粒子的狀態(tài)瞬間“隱形傳輸”到宇宙中任何遙遠(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)“物體”遠(yuǎn)距離瞬間傳送。量子理論挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)科學(xué)理念，嚴(yán)重地質(zhì)疑著實(shí)在（reality）觀念。在彼此糾纏至雖然遠(yuǎn)隔萬里卻能行動一致的粒子的世界中，究竟什么叫做“實(shí)在”?世界最具智慧的頭腦：愛因斯坦不僅在192023關(guān)于光電效應(yīng)原理發(fā)明了量子力學(xué)的里程碑。對量子力學(xué)的發(fā)展也作出不可估量的奉獻(xiàn)。盡管他一直對量子物理保持極大質(zhì)疑，但是，無可否認(rèn)的事實(shí)是，量子糾纏等基本課題，也是隨著著愛因斯坦的論爭而出現(xiàn)的。192023春，比利時(shí)實(shí)業(yè)家歐內(nèi)斯特·索爾維突發(fā)奇想：邀請世界上最著名的科學(xué)家舉辦科學(xué)研討會。19202310月末，第一次索爾維會議在布魯塞爾的大都市飯店舉辦。最著名的物理學(xué)家都收到了邀請，其中涉及愛因斯坦、普朗克、居里夫人、洛侖茲等等無一例外地參與了這一場歷史性的會議。會議上，玻爾和愛因斯坦就量子力學(xué)的哲學(xué)意義及物理意義進(jìn)行了劇烈的爭論。由于量子力學(xué)的意義與愛因斯坦的世界觀有主線沖突。愛因斯坦一生始終堅(jiān)信：描寫自然規(guī)律的理論，必須遵循以下三個(gè)原則：第一、描寫自然界基本現(xiàn)象的理論應(yīng)當(dāng)符合擬定性的原則，盡管由于人類對初始狀態(tài)以及臨界狀態(tài)的知識還存在空白，有時(shí)候不得不借助概率來預(yù)言觀測結(jié)果。第二、自然理論應(yīng)當(dāng)涵蓋客觀實(shí)在的一切構(gòu)成要素。第三、自然理論應(yīng)當(dāng)符合定域性的原則：發(fā)生在此地的現(xiàn)象均由此地的客觀實(shí)在要素決定，發(fā)生在彼處的現(xiàn)象則由彼處的客觀實(shí)在要素決定。愛因斯坦和玻爾之間的關(guān)于量子力學(xué)解釋的大辯論于1927年第五次索爾維會議上拉開了帷幕，量子論的所有創(chuàng)建者都在場：普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定詩、狄拉克。會上，“愛因斯坦簡樸地陳述了他對概率解釋的辯駁，別的話幾乎只字未提……然后便沉默下來?！保↙ouìsdeBroglie.NewPerspectivesinPhysics.NewYork:BasicBooks,1962,）可是在酒店的餐廳里，愛因斯坦則表現(xiàn)非常活躍。“愛因斯坦下來進(jìn)早餐時(shí)會提出他自己對新生的量子論的疑慮。每一次，他都會事先設(shè)計(jì)好一個(gè)美麗的（假想）實(shí)驗(yàn)，讓人們看到量子論是行不通的。當(dāng)時(shí)在場的泡利和海森堡只是草草應(yīng)付說：‘啊，會有辦法的，會有辦法的?！杽t不然，他總是小心翼翼地把問題考慮清楚，到了大家共進(jìn)晚餐的時(shí)候，再條分縷析地把難題解決掉?！保↗.AWheelerandW.H.Zurek,eds.QuantumTheoryandMeasurement.Princeton,NJ:PrincetonUniversityPress,1983.）海森堡也是1927年索爾維會議上的重要人物，他也曾講述當(dāng)時(shí)辯論的情況：“討論不久就變成了愛因斯坦和玻爾之間的對決，爭論的焦點(diǎn)是:當(dāng)時(shí)的原子理論在多大限度上可以看做是幾十年來爭論不休的那些難題的最終答案?我們一般在酒店用早餐的時(shí)候就見面了，愛因斯坦會在用餐時(shí)描述一個(gè)抱負(fù)實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為這樣的實(shí)驗(yàn)可以顯示出哥本哈根學(xué)派解釋的內(nèi)在矛盾?！保╓heelerandZurek,1983.）玻爾往往要用一整天的時(shí)間去考慮如何回應(yīng)愛因斯坦的質(zhì)疑，到了傍晚，他便將自己的觀點(diǎn)說給他的量子論同道們聽。吃晚飯的時(shí)候，他會給愛因斯坦一個(gè)答案，回應(yīng)早上提出的問題。雖然愛因斯坦無法辯駁玻爾的分析，但他的心里并不服氣。據(jù)海森堡回憶，愛因斯坦的好朋友保羅·埃倫費(fèi)斯特曾對愛因斯坦說：“我為你感到羞愧。你現(xiàn)在的樣子，就跟當(dāng)初千方百計(jì)反對你的相對論的那些人同樣，都是徒勞的?！敝С趾头磳α孔诱摰臓幷?，在1930年的第六次索爾維會議上變得更加劇烈。酒店的走廊和餐桌都成為他們辯論的陣地。在吃早餐的時(shí)候，愛因斯坦設(shè)計(jì)了一個(gè)“思想實(shí)驗(yàn)”：在一個(gè)箱子擺放了放射物，箱子的重量是通過測量的。箱子上有一小孔，由一時(shí)鐘控制。若有光子自孔中逸出，逸出之時(shí)間可以從時(shí)鐘得到，其精確度可以做到任意地小。運(yùn)用光子放走前后箱子的重量差，便可以從愛因斯坦的公式E=mc2得出逃逸的光子的能量。這樣，時(shí)間與能量都可以測得很準(zhǔn)，推翻了時(shí)間與能量的測不準(zhǔn)原理。玻爾也參與了這次會議。聽了愛因斯坦的思想實(shí)驗(yàn)后，當(dāng)時(shí)的與會者們看見玻爾驚呆了，他一時(shí)不知該如何回應(yīng)愛因斯坦對量子論發(fā)起的挑戰(zhàn)。整個(gè)晚上，玻爾悶悶不樂，四處求援，想讓大家相信愛因斯坦得出的結(jié)論不也許是真的：可是如何才干駁倒愛因斯坦呢?玻爾說，假如愛因斯坦是對的，物理學(xué)的末日就到了。他想了又想，就是沒法駁倒愛因斯坦巧妙的推論。物理學(xué)家萊昂·羅森菲爾德也參與了這一次會議，他說：“我永遠(yuǎn)忘不了那兩位對于離開會所時(shí)的情景：愛因斯坦身影高大威嚴(yán)，臉上帶著一絲嘲弄的笑意，一言不發(fā)地走著，玻爾一路小跑，緊隨其后，神情激動?！碑?dāng)晚一夜苦思，玻爾終于在愛因斯坦的推論中找到了破綻：假如要測盒子重量，須要用秤。故光子之逸出前后，盒子之高低位置便有一個(gè)不準(zhǔn)度。再根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，這又就會導(dǎo)致時(shí)鐘讀數(shù)的不準(zhǔn)確。計(jì)算結(jié)果正好可以滿足測不準(zhǔn)原理的規(guī)定。愛因斯坦沒有考慮到，測量箱子的重量即是觀測它在引力場中的位移，箱子的位移導(dǎo)致箱子的質(zhì)量無法準(zhǔn)確測定，從而光子的能量也無法擬定。且當(dāng)箱子發(fā)生位移的時(shí)候，箱子里的時(shí)鐘也隨之發(fā)生位移，因此時(shí)鐘所在的引力場發(fā)生了輕微的變化，已不是起初的那個(gè)引力場了。時(shí)鐘在發(fā)生位移后的快慢與測量行為發(fā)生前是不同的，因此光子逃逸的時(shí)間同樣是不擬定的。這下玻爾證明了能量和時(shí)間之間的不擬定性關(guān)系恰恰和不擬定性原理所預(yù)言的一般無二。時(shí)鐘在不同引力場中快慢不同，這正是廣義相對論的一個(gè)重要內(nèi)容。玻爾巧妙地用相對論證明了量子力學(xué)的不擬定性原理。（AbrahamPais.NielsBohr'sTimes.Oxford:ClarendonPress.1991.）然而，爭論仍在繼續(xù)。愛因斯坦身為量子論創(chuàng)始人之一，對量子論的本體意義有著深刻的洞見。愛因斯坦參與了1933年的索爾維會議，他再次對量子論發(fā)起挑戰(zhàn)。他問羅森菲爾德：“你怎么看這樣一種情況：假設(shè)有兩個(gè)粒子，我們讓它們以相同的巨大動盤相向飛出，它們在通過某個(gè)己知位置的瞬間會發(fā)生互相作用?，F(xiàn)在來了一位觀測者，他在距離互相作用位置很遠(yuǎn)的地方捉住其中一個(gè)粒子，測出它的動量;然后他顯然可以根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的條件推出另一個(gè)粒子的動量。假如他測量的是第一個(gè)粒子的位置，那么也就可以推算出另一個(gè)粒子的位置了。這是可以直接由量子力學(xué)原理推出來的對的結(jié)論；可這里面難道不是自相矛盾的么？在兩個(gè)位子之間不存在任何互相作用的情況下，對第二個(gè)位子的測量行為怎么可以影響到第二個(gè)粒子的最終狀態(tài)呢？”這就是愛因斯坦向量子力學(xué)提出的最具本體性的質(zhì)疑，過了兩年，著名的“EPR論文”發(fā)表以后，科學(xué)界才進(jìn)一步理解愛因斯坦論述的深刻意義，整個(gè)物理學(xué)界真正震撼了。1934年，他與加州理工結(jié)識的波利斯·波多斯基（BorisPodolsky）及普林斯頓大學(xué)為他安排的助手，美國物理學(xué)家內(nèi)森·羅森（NathanRosen,1910-1995）三人合作撰寫了質(zhì)疑量子理論的最后一篇論文：《能認(rèn)為量子力學(xué)對物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》，發(fā)表在1935年5月15日出版的美國《物理學(xué)評論》(PhysicalRevìew)，47卷，777-780頁。原文AlbertEinstein,&risPodolsky,andNathanRosen,“CanQuantum-MechanicalDescriptionofPhysicalRealityBeConsideredComplete？”PhysicalRevìew，47，777-780.1935）簡稱“EPR論文”其中“EPR”是Einstein－Podolsky－Rosen愛因斯坦－波多斯基－羅森三人的簡稱。EPR論文的觀點(diǎn)震動了全世界。在這篇文章里，愛因斯坦等三人用“糾纏態(tài)”來質(zhì)疑量子理論的完備性，發(fā)出對量子力學(xué)不完備的最有力指控。（《愛因斯坦文集·第一卷》，許良英、范岱年編譯，商務(wù)印書館出版，1976年1月，328—335頁，《能認(rèn)為量子力學(xué)對物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》）EPR論文用想象的量子糾纏實(shí)驗(yàn)質(zhì)疑量子理論的完備性：假定有兩個(gè)電子，相撞后向相反方向飛去。在它們相距很遠(yuǎn)的時(shí)候，對其中之一測其動量。運(yùn)用動量守恒定理，另一電子之動量也可就此決定了。由于兩電子距離甚遠(yuǎn)，故第二個(gè)電子在未受任何干擾(withoutinanywaydisturbingthesystem)之下，擬定了其動量值。第二個(gè)電子之動量在未受干擾之情況下，其值可以完全擬定（這樣的值，EPR定義為“物理現(xiàn)實(shí)之一個(gè)成份”anelementofphysicalreality.）。假如改變主意，不去測第一個(gè)電子之動量，或測其位置而不測動量，第二電子仍然未受干擾，其動量值也沒有理由改變?？梢娺@動量值是第二個(gè)電子自身就有的屬性，與第一電子之遭遇無關(guān)。同樣的道理，也可說第二電子之位置或能量也是其自身就有的屬性，其值也可擬定，假如要測，可用質(zhì)量中心或能量守恒定理，但不必要測。這樣，位置與動量的測不準(zhǔn)原理被打破了。但這不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是：在未做任何測量以前，位置、動量、能量等各種物理量的準(zhǔn)確值早就存在了，而量子力學(xué)之Ψ并未完全包含這樣的信息。EPR──的結(jié)論是：量子力學(xué)沒有完整地描述物理現(xiàn)實(shí)(physicalreality)，故不完整。遠(yuǎn)在蘇黎世的量子論的奠基者之一，原子中電子的“泡利不相容原理”發(fā)現(xiàn)者沃爾夫?qū)づ堇似饋?。他給海森堡寫了一封長信，信中說“愛因斯坦又出來批評盤子力學(xué)了，就發(fā)表在5月15日的《物理評論》上（是跟披多斯基、羅森聯(lián)合撰寫的——不是很好的組合）。眾所周知，他一開口準(zhǔn)有一場劫難?！迸堇浅＞o張，生怕美國學(xué)界會因此反對量子論。泡利建議海森堡火速撰文辯駁，由于他的不擬定性原理正是EPR論文襲擊的焦點(diǎn)。尼爾斯·玻爾像被雷電擊中同樣，大驚失色，手忙腳亂，并且十分惱火。據(jù)羅森菲爾德回憶，EPR論文一發(fā)表，玻爾立即放下手頭的一切工作。他覺得這里面的誤解必須立即澄清，越快越好。玻爾建議就用愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)來說明應(yīng)當(dāng)如何對的理解量子論。玻爾激動不已，開始一字一句地告訴羅森菲爾德該如何回應(yīng)愛因斯坦。不一會兒，他停下來，說：“不，這樣不行……我們得重來……得把問題講清楚……”羅森菲爾德說，玻爾就這樣跟他講了很久；其間，玻爾不時(shí)打住，回頭問羅森菲爾德：“這會是什么意思？你明白這意思嗎？”他翻來覆去地思考，卻找不到頭緒。最后說“必須帶著這問題去睡覺”了。接下來的幾個(gè)星期，玻爾漸漸安靜下來，已經(jīng)可以安心撰寫辯駁EPR的論文。通過三個(gè)月的艱苦工作，玻爾終于把回應(yīng)EPR的論文提交給《物理評論》雜志。他在文中寫道：“我們無妨采用EPR中提出的實(shí)驗(yàn)，問題只是在于如何將不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)區(qū)別開來；在不產(chǎn)生歧義的前提下，不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是可以用互補(bǔ)的經(jīng)典概念來描述的?！贝宋牡闹攸c(diǎn)似乎是批評EPR原文中所用的詞句定義不清楚，特別是“未受任何干擾”(withoutinanywaydisturbingthesystem)。玻爾的意思似乎是：兩個(gè)電子相距再遠(yuǎn)，測量其中之一，也會影響到另一個(gè)。愛因斯坦對這說法大不認(rèn)為然，稱之為“幽靈般的超距作用”(spookyremoteeffect)。依量子力學(xué)理論，對一個(gè)粒子的測量行為會同時(shí)改變另一個(gè)粒子的物理特性，不管兩個(gè)粒子相隔多遠(yuǎn)和分離了多長時(shí)間；愛因斯坦認(rèn)為這種“幽靈般的超距作用”，是非常荒誕的，決不也許存在于自然界中，假如量子力學(xué)體系的數(shù)學(xué)分析中推導(dǎo)出如此荒唐絕倫的結(jié)論，那么量子力學(xué)一定不能成立。薛定諤則給它起了一個(gè)有戲謔意味的名號：“量子糾纏”。一個(gè)粒子一旦與另一粒子有了關(guān)系，以后不管它逃到天涯海角，這關(guān)系再也擺脫不掉，仿佛是一場男女之間你追我躲的愛情糾紛。假如量子糾纏是對的的，會產(chǎn)生兩個(gè)問題，非局域性(non-locality)與瞬時(shí)及遠(yuǎn)(instantaneousactionatadistance)：第一，所有的古典物理都相信局域性（locality）：兩個(gè)系統(tǒng)假如相距夠遠(yuǎn)，兩者之間之互相影響可以不計(jì)。但量子糾纏顯然違反了它。第二，愛因斯坦的狹義相對論也是最成功的物理理論之一。其中一個(gè)結(jié)論是任何訊號（signal，信息之傳遞）速率皆不可超光速。但這“幽靈般的超距作用”是瞬時(shí)及遠(yuǎn)的，速率竟是無限大，兩個(gè)粒子的關(guān)聯(lián)行為是瞬時(shí)發(fā)生，并不需要時(shí)間。EPR是愛因斯坦與玻爾在量子詮釋上的最后一次論戰(zhàn)。EPR論文究竟說了什么？愛因斯坦、波多斯基和羅森認(rèn)為，假如一個(gè)物理系統(tǒng)的某種特性可以被準(zhǔn)確地預(yù)測，同時(shí)該系統(tǒng)又不被影響，那么這種特性就可算是“構(gòu)成物理實(shí)在的一個(gè)要素”。EPR還認(rèn)為，對物理系統(tǒng)的“完備”的描述，必須能體現(xiàn)與該系統(tǒng)有關(guān)的一切物理實(shí)在要素。愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)跟他兩年前說給羅森菲爾德的實(shí)驗(yàn)基本相同。兩個(gè)粒子彼此相聯(lián)，這就是說其中一個(gè)粒子的位置和動量可以透過對另一個(gè)粒子的測量而得到，第一個(gè)粒子完全不受干擾。因此該粒子的位置和動量兩個(gè)物理特性都是構(gòu)成物理實(shí)在的要素。由于量子力學(xué)不能同時(shí)描寫這兩種特性，所以量子論是不完備的。EPR論文以及后來為它設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的貝爾定理，是20世紀(jì)科學(xué)史上最重要的論文之一。它宣布：“要是對于一個(gè)體系沒有任何干擾，我們可以擬定地預(yù)測（即幾率等于1）一個(gè)物理量的值，那末相應(yīng)于這一物理量，必然在在著一個(gè)物理實(shí)在的元素。我們覺得，這個(gè)判據(jù)雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能涉及盡一切結(jié)識物理實(shí)在的也許辦法，但只要具有了所規(guī)定的條件，它至少給我們提供了這樣的一種辦法。只要不把這判據(jù)當(dāng)作是實(shí)在的必要條件，而只當(dāng)作是一個(gè)充足條件，那末這個(gè)判據(jù)同古典的以及量子力學(xué)的實(shí)在觀念都是符合的?！保ǎā稅垡蛩固刮募さ谝痪怼?，《能認(rèn)為量子力學(xué)對物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》許良英、范岱年編譯，商務(wù)印書館出版，1976年1月，329頁》原文AEinstein,B.Podolsky,andN.Rosen，“CanQuantum-MechanicalDescriptionofPhysicalRealityBeConsideredComplete？”PhysicalReview，47,(1935),p.777.）EPR隨后便開始描述糾纏態(tài)。這些糾纏態(tài)非常復(fù)雜，由于它們包含了兩個(gè)位子的位置和動量，這兩個(gè)位子曾發(fā)生過互相作用，所以彼此之間是相關(guān)的。EPR重要描述了有關(guān)位置和動量的量子糾纏現(xiàn)象，之后他們總結(jié)道：“我們假定Ψk和φr的確是不i'f對易算得P幸IlQ的本征函數(shù)，并且分別相應(yīng)子本征飽問有1q"那末，在對第三個(gè)體系不作任何干攏的情況下，通過量度A或者B，我們就能擬定地預(yù)知量P的缸(llPP.)，或者最Q的恒(即q，)。依照我們關(guān)于實(shí)在性的判據(jù)r我們必須認(rèn)為，在第---種情形下，量P是一個(gè)實(shí)在的元素;而在第二種情形下，量Q是一個(gè)實(shí)在的元素。但是.如我們所看到的，波動因于同)實(shí)在。f.1止我們證明了5要末，(1)于波動函數(shù)所作的關(guān)于實(shí)在的量子力學(xué)的描遠(yuǎn)是不完備的;要末，(2)當(dāng)相應(yīng)于兩個(gè)物理量的算符是不可對易的時(shí)候，這兩個(gè)量就不也許同時(shí)具有實(shí)在怪。因而，從波動函數(shù)是給予物理實(shí)在以完備的tai遠(yuǎn)這一假定出發(fā)，我們就得到了這樣的結(jié)論t相應(yīng)子不可對易算符的兩個(gè)物理量，是可以同時(shí)具有實(shí)在性的。于是，否認(rèn)了〈川，就導(dǎo)致了對唯一的另→也許選捧(2)的否認(rèn)。由此，我們不得不作由這樣的結(jié)論:波動函數(shù)所提供的關(guān)于物理實(shí)在的量子力學(xué)描注是不完備的。”這樣，通過對A或者B的測量，我們便可以在不干擾另一粒子的情況下擬定地預(yù)測出它的P值或者Q值。根據(jù)我們給客觀實(shí)在定下的標(biāo)準(zhǔn)，測量P時(shí)P就顯示為客觀實(shí)在的一個(gè)要素，測量Q時(shí)Q就顯示為客觀實(shí)在的一個(gè)要素;我們已經(jīng)知道，這兩個(gè)波函數(shù)是同屬于一個(gè)物理實(shí)在的。前面已經(jīng)證明了問題只也許出在以下兩方面(兩者必居其-):(1)用波函數(shù)來描寫客觀實(shí)在的量子力學(xué)是不完備的;(2)用于測量這兩個(gè)物理量的算子若不遵守互換律，那么這兩個(gè)量就不也許同時(shí)成為物理實(shí)在·…..所以我們只能得出一個(gè)結(jié)論:用波函數(shù)來描寫客觀實(shí)在的盤子力學(xué)是不完備的。（《愛因斯坦文集·第一卷》《能認(rèn)為量子力學(xué)對物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》許良英、范岱年編譯，商務(wù)印書館出版，1976年1月，334—335頁。原文AEinstein,B.Podolsky,andN.Rosen，“CanQuantum-MechanicalDescriptionofPhysicalRealityBeConsideredComplete？”PhysicalReview，47,(1935),p.777.）愛因斯坦等λ的推論是基于一個(gè)看似非常合理的假設(shè):定域性假設(shè)。一個(gè)地方發(fā)生的現(xiàn)象不也許即時(shí)影響到另-個(gè)地方的現(xiàn)象。EPR說..假如我們可以在不干擾系統(tǒng)的前提下預(yù)測出該系統(tǒng)一個(gè)物理量的擬定值(即概率等于1)，那么該物理量就可以代表物理實(shí)在的一個(gè)構(gòu)成要素。"在測量粒子1的位置時(shí)，上述條件可以滿足;在測量粒子1的動量時(shí)，上述條件也可以滿足。通過這兩種測量行為，我們可以擬定地預(yù)言出粒子2的位置(或者動量)。因此可以推斷它存在著這個(gè)物理實(shí)在要素。既然粒子2沒有受到對粒子1的測量行為的影響〈這是EPR的假設(shè))，那么一個(gè)實(shí)驗(yàn)說明粒子2的位置是物理實(shí)在要素，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)則說明粒子2的動量是物理實(shí)在要素，從而位置和動量都是屬于粒子2的物理實(shí)在要素。于是就產(chǎn)生了EPR"佯謬"。兩個(gè)粒子是彼此相關(guān)的，測量其中一方便可得知另一方的狀態(tài)，量子理論能推出這樣的結(jié)論，說明量子論是不完備的。玻爾在他的辯駁中說"在我看來，他們也PR)的思緒和原子物理學(xué)中的真實(shí)情況并不完全吻合。"他認(rèn)為EPR"佯謬"并不會真的威脅到量子理論在實(shí)際物理問題中的應(yīng)用。大多數(shù)物理學(xué)家似乎批準(zhǔn)他的觀點(diǎn)。愛因斯坦1948年和1949年的論文又回到了EPR問題上，但是在他1955年逝世以前，他用了大部分的精力來創(chuàng)建一套統(tǒng)一的物理學(xué)理論，可惜沒能成功。他始終不愿相信上帝會擲假子-一始終不認(rèn)為基于概率性的盤子力學(xué)是完備的理論。他覺得盤子力學(xué)中一定缺少了一些東西，某些可以更好地解釋客觀實(shí)在的變量被忽略了。難題尚未解決:在同一個(gè)物理過程中生成的兩個(gè)相關(guān)粒子，永遠(yuǎn)彼此相聯(lián)，它們的波函數(shù)無法分解成兩個(gè)因式。其中一個(gè)粒子發(fā)生任何狀況，另一個(gè)粒子必然同時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變，元論它們各自飛到宇宙的哪個(gè)角落。愛因斯坦稱其為“幽靈般的超距作用”。玻爾始終沒有忘掉他和愛因斯坦之間的爭論。直到1962年去世的那一天，他還在談?wù)撃切﹩栴}。為了讓科學(xué)界接納盤子理論，玻爾拼盡了全力，他把每一次對量子論的襲擊都視為對他個(gè)人的襲擊，認(rèn)真地去應(yīng)對。大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為坡爾最終擺平了盤子論的爭議，擊敗了EPR。但是，問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有解決。愛因斯坦堅(jiān)持的傳統(tǒng)物理觀念，例如存在著與觀測者無關(guān)的客觀實(shí)在觀念；“發(fā)生在此地的現(xiàn)象均由此地的客觀實(shí)在要素決定，發(fā)生在彼處的現(xiàn)象則由彼處的客觀實(shí)在要素決定”的定域性原則是否對的？“幽靈般的超距作用”是否真的存在？兩個(gè)相關(guān)粒子，永遠(yuǎn)彼此相聯(lián)，兩者之間發(fā)生的作用真的超越時(shí)間和空間限制嗎？能否實(shí)際建立一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，一個(gè)決定性的實(shí)驗(yàn)，得出的確的結(jié)論，最終證實(shí)以上結(jié)論是對的還是錯(cuò)誤？假如有了結(jié)論，那么，對于物質(zhì)、實(shí)體；對于什么是物理實(shí)在、什么是存在；對于宇宙萬物的主線觀念，應(yīng)當(dāng)作出什么重大修正？二十年后，愛因斯坦的主張由另一位物理學(xué)家再度提出，并得到了改善。戴維·波姆在普林斯頓大學(xué)研究量子力學(xué)的哲學(xué)問題，1952年取得了EPR問題上的突破。波姆修改了愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)設(shè)立，令EPR"佯謬"中的問題變得清晰、簡潔、容易理解當(dāng)時(shí)物理學(xué)界有人認(rèn)為EPR實(shí)驗(yàn)中的粒子也許并非真的發(fā)生糾纏，也有人認(rèn)為粒子間的量子糾纏會隨著距離的增大而消失;波姆和阿晗朗諾夫的論文指出這兩種觀點(diǎn)都是不對的。此后，所有的相關(guān)實(shí)驗(yàn)都證明:粒子糾纏是真實(shí)的物理現(xiàn)象，糾纏現(xiàn)象不會隨著距離的增大而消失。愛因斯坦等人對這個(gè)描述不滿。在他們看來，量子力學(xué)只能做出幾率性的預(yù)言，是由于理論中缺少了某些變量。一旦這些變量被補(bǔ)充進(jìn)去，量子力學(xué)就可以升級成一個(gè)符合決定論觀點(diǎn)的理論。這些變量是什么？不知道，所以稱為隱變量。1959年，被姆和阿晗朗諾夫發(fā)現(xiàn)了A-B效應(yīng)CAharonov-Bohmeffect)，兩人都因此而成名。A-B效應(yīng)是一種神秘的現(xiàn)象，就像糾纏態(tài)同樣，具有非定域性的特點(diǎn)。波姆和阿晗朗諾夫發(fā)現(xiàn)，電子通過的途徑上電磁場場強(qiáng)為零時(shí)也會產(chǎn)生電子干擾中的相移。這就是說，假如一個(gè)圓柱體內(nèi)部有一個(gè)電磁場，且電磁場完全被封閉在圓柱體內(nèi)部，從圓柱體外面飛過的電子卻仍然會跟里面的電磁場發(fā)生感應(yīng)。因此，從圓柱體外面通過的電子會神奇地受到封閉在柱體內(nèi)部的磁場的影響。A-B效應(yīng)也成了量子力學(xué)的一個(gè)謎，沒有人真正明白"為什么"會這樣。它跟糾纏態(tài)同樣，都有非定域的特質(zhì)。波姆和阿哈朗諾夫是用數(shù)學(xué)的方法從理論上推導(dǎo)出這種效應(yīng)的。許數(shù)年后，A-B效應(yīng)才被實(shí)驗(yàn)證明出來。波姆的研究大大推動了我們對盤子論和糾纏態(tài)的理解。此后幾十年中，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家總是最喜歡用波姆版的EPR假想實(shí)驗(yàn)來研究糾纏態(tài)。不僅如此，1957年波姆和阿哈朗諾夫還提出了驗(yàn)證EPR佯謬的一個(gè)重要條件。他們指出，要想證明EPR位于是否會像愛因斯坦等人所反對的那樣運(yùn)動，就必須采用延遲決定裝置。也就是說，實(shí)驗(yàn)員必須是在粒子飛出"以后"才決定要測量哪一個(gè)自旋方向。只有這樣設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)才干保證其中一個(gè)粒子(或者實(shí)驗(yàn)儀器)不會"告知"另一個(gè)粒子到底發(fā)生了什么事。后來，約翰·貝爾也強(qiáng)調(diào)了這個(gè)條件，他提出的定理將改變我們對"實(shí)在"的結(jié)識。尚有一位重要的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家會將這個(gè)條件用到驗(yàn)證貝爾定理的實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)一步證實(shí)相距遙遠(yuǎn)的粒子之間的糾纏是一種真實(shí)的物理現(xiàn)象。玻姆否認(rèn)了定域性，但認(rèn)為量子糾纏和A-B效應(yīng)的非定域性的現(xiàn)象是由于隱變量導(dǎo)致的，例如量子勢。20世紀(jì)30年代初，馮·諾依曼來到普林斯頓大學(xué)的高級研究所。他的量子力學(xué)著作成了量子研究者們不可或快的工具，同時(shí)也是有關(guān)量子力學(xué)的數(shù)學(xué)原理的重要論述。"馮·諾依曼在書中提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)：使量子力學(xué)解釋趨于完備的所謂"隱變量理論"是不存在的，主線不存在能使每一個(gè)被觀測的最都具有擬定值的隱含變量。他對這個(gè)命題的論證在數(shù)學(xué)上完全對的，但是該命題的一個(gè)基本前提從物理學(xué)角度上看卻是有問題的。約翰·貝爾在歐洲原子能研究中心的辦公時(shí)間所有用于研究理論粒子物理學(xué)和加速器設(shè)計(jì)，因此他只能運(yùn)用在家休息時(shí)間來從事他的啞余愛好"一一探索盤子論的基本問題。1963年，他休了-年假，離開歐洲原子能研究中心先后去了斯坦福大學(xué)、威斯康星大學(xué)和布蘭德斯大學(xué)。貝爾就是在這一年旅居國外的詩學(xué)過程中真正開始探索量子論的核心問題的。在美國休假時(shí)，貝爾的研究有了突破，他發(fā)現(xiàn)約翰·馮·諾依曼的量子論假設(shè)中有一處錯(cuò)誤，但沒有人懷疑過約翰·馮·諾依曼的才華一一他是第一流的數(shù)學(xué)家，甚至可以說是天才。在數(shù)學(xué)方面，貝爾跟馮·諾依曼也沒有什么爭議。問題是出在數(shù)學(xué)和物理的交界處。馮·諾依曼在他那本討論量子論基本原理的奠基之作中有一個(gè)重要預(yù)設(shè)，后面的一系列推論都基于此;約翰·貝爾認(rèn)為這一預(yù)設(shè)從物理學(xué)角度看是不成立的。馮·諾依曼在他的量子論著作里預(yù)設(shè)幾個(gè)可觀測的量之和的預(yù)期值等于其中每一個(gè)可觀測的聾的預(yù)期值之和。E用數(shù)學(xué)語言表達(dá)就是:若A，B,C,…為可觀測量.EO為預(yù)期算子，馮·諾依曼認(rèn)為很自然可以得出下列等式:E(A+B十C+…)=E(A)十E(B)+E(C)十…】約翰·貝爾知道這個(gè)預(yù)設(shè)貌似合理，但是假如其中的可觀測量A，B,C，…是用不一定符合互換律的算子來表達(dá)，那么此預(yù)設(shè)的物理意義就說不通了。用不太精確的非數(shù)學(xué)語吉來說，馮·諾依曼似乎是忽略了不擬定性原理及其推論，由于根據(jù)不擬定性原理，不遵守互換律的算子是不能同時(shí)準(zhǔn)確測知的。，貝爾證明了馮·諾依曼所用的預(yù)設(shè)是不恰當(dāng)?shù)模瑥亩浣Y(jié)論也是有問題的。貝爾又一次提出了量子論是否存在隱變量的問題，接著他更進(jìn)一步，瞄準(zhǔn)了EPR問題和盤子糾纏。貝爾讀過愛因斯坦、被多斯基、羅森三人于1935年聯(lián)名發(fā)表的論文，該文對盤子論提出了挑戰(zhàn)，事情已通過去30年了。玻爾等人對EPR已做出回應(yīng)，物理學(xué)界幾乎人人都相信問題已經(jīng)解決，愛因斯坦的觀點(diǎn)是錯(cuò)的。但是貝爾不這么看。約翰·貝爾發(fā)現(xiàn)了當(dāng)年EPR論爭中的一個(gè)重要事實(shí):他"知道"愛因斯坦等人其實(shí)是對的。眾人皆謂"EPR佯謬"，但其實(shí)它主線不是什么佯謬。愛因斯坦等人事實(shí)上是發(fā)現(xiàn)了→些關(guān)系到我們對宇宙的理解的重要問題，但問題不在于量子論不完備，而在于量子力學(xué)眼愛因斯坦所堅(jiān)倍的實(shí)在論和定域論無法并存。假如量子論是對的的，定域論就不對的F假如我們堅(jiān)持定域論，那么量子論對微觀世界的描述就會出問題。貝爾將這一結(jié)論表述為一個(gè)深?yuàn)W的數(shù)學(xué)定理，由不等式構(gòu)成。他指出，假如實(shí)驗(yàn)結(jié)果違反了他的不等式，那么就可以證明量子力學(xué)是對的的，而愛因斯坦對定域?qū)嵲谛缘某ＷR性的預(yù)設(shè)是不對的的。假如實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合他的不等式，那么就可以證明量子論是錯(cuò)誤的，而愛因斯坦所持的定域性觀點(diǎn)是對的的。更準(zhǔn)確地說，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也許既違反貝爾不等式，又違反量子力學(xué)，但是絕不也許既符合貝爾不等式，又符合量子力學(xué)對某些量子態(tài)的描述。約翰·貝爾寫了兩篇具有開創(chuàng)性的論文。第一篇論文分析了馮·諾依蠱等人的觀點(diǎn)，他們都討論了隱變量是否存在的問題，即是否存在愛因斯坦等人所說的那種能使量子論變"完備"的隱變量。約翰·貝爾在論文中一方面證明了由馮·諾依曼等人提出的、用于論證隱變量不存在的定理都是不嚴(yán)密的。接著貝爾證明了自己的定理，真正說明了隱變量是不存在的。由于發(fā)表時(shí)間的延誤，貝爾的這篇重要論文1966年方才面世，出現(xiàn)在他撰寫的第二篇論文之后。他的第二篇論文發(fā)表于1964年，題目叫《論愛因斯坦-波多斯基一羅森佯謬>>，此文提出了影響深遠(yuǎn)的"貝爾定理"，它改變了我們對量子現(xiàn)象的結(jié)識。貝爾采用了EPR佯謬的一種特殊形式，也就是經(jīng)戴維·波姆CDavidBohm)簡化改良過的EPR實(shí)驗(yàn)。他考察了從一個(gè)粒子發(fā)出的處在單態(tài)的兩個(gè)互相糾纏的1/2自旋粒子，分析這個(gè)實(shí)驗(yàn)會產(chǎn)生什么結(jié)果。貝爾在文中說，EPR佯謬已經(jīng)發(fā)展成為論證盤子論不完備、必須補(bǔ)充其他變量的依據(jù)。EPR認(rèn)為，有了那些額外的變量，量子力學(xué)便可找回那失去的因果概念和定域性概念。貝爾在一條注解中引用了愛因斯坦的話:[27]但我認(rèn)為，我們應(yīng)當(dāng)牢牢抓住一個(gè)預(yù)設(shè)z假如系統(tǒng)隊(duì)和系統(tǒng)S2相隔甚遠(yuǎn)，系統(tǒng)sz的真實(shí)狀況是不會因系統(tǒng)S1受到擾動而改變的。貝爾表達(dá)，他要以數(shù)學(xué)的方法來說明愛因斯坦的因果觀和定域觀與量子力學(xué)的表述是不能共存的。他進(jìn)而又說，正是定域性規(guī)定一一即一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)不應(yīng)受到與之相距甚遠(yuǎn)、曾經(jīng)發(fā)生互相作用的系統(tǒng)狀態(tài)的影響一一導(dǎo)致了主線的困難。貝爾的論文提出了一個(gè)選擇定理(theoremofalternatives):或者定域隱變盤是正確的，或者量子力學(xué)是對的的，但兩者不也許都對的。假如量子力學(xué)是描述微觀世界的對的理論，那么非定域性(non-locality)就是微觀世界的一個(gè)重要特性。貝爾一方面假設(shè)量子力學(xué)是可以由某種隱變盤結(jié)掏來補(bǔ)足的，就像愛因斯坦所規(guī)定的那樣。那么，這些隱變量必然帶有量子力學(xué)所缺少的信息。實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)粒子帶有一個(gè)指令集(instructionset)，會提前告訴粒子在不同情況下應(yīng)當(dāng)如何行動，也就是說，讓粒子知道每次選定的測量軸是什么方向。在這種假設(shè)下，貝爾推出了一個(gè)矛盾的結(jié)果，可以說明量子力學(xué)是不也許用隱變量來補(bǔ)充的。貝爾定理可以用一個(gè)不等式來表達(dá)，不等式中的S表達(dá)兩名實(shí)驗(yàn)員愛麗絲和鮑勃的測量結(jié)果的總和。貝爾不等式為:一2<S<2該不等式可以表達(dá)為下圖。貝爾在1964年，發(fā)表了一篇《論EPR詭說》的論文。文中用了粒子自旋這種簡潔方法來考察量子糾纏：兩粒子各有1/2的自旋，假定總自旋為零，它們的相撞后分開，總自旋應(yīng)守恒。故測量其中之一的自旋，就可決定另一粒子之自旋。量子力學(xué)不允許各方向（如x方向與y方向）的自旋同時(shí)被測定。用類似EPR本來的論證，可以導(dǎo)致矛盾。(自旋1/2之粒子，在任何方向之自旋，本征值只有兩個(gè)，即＋1和－1，且不必考慮粒子之運(yùn)動。貝爾考慮：測量第一粒子在a方向之自旋及第二粒子在b方向之自旋(測得之值非＋1即－1)。令測得結(jié)果之相關(guān)系數(shù)（即兩值相同的或然率減去兩值不同的或然率）為C（a，b）。他證明：假如每次測量之結(jié)果為某種隱藏變量決定(也就是量子力學(xué)不完整)，對三個(gè)任意方向a，b，c，有以下關(guān)系：∣Pxz－Pzy∣≤1＋Pxy此式被稱為貝爾不等式。但假如量子力學(xué)是對的：C（a，b）=－a·b＝－cosqab，不難找出一組a，b，c違反這個(gè)不等式（例如：qab=qbc=60°，qac=120°）。由于相關(guān)系數(shù)是可以測的（用多次同樣方法之測量，取其平均值），故貝爾不等式提供了檢查量子力學(xué)是否完整的一個(gè)實(shí)驗(yàn)方法。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不久就有人嘗試去做。到了1980左右，終于有了結(jié)果（A.Aspect,etal,1982）：貝爾不等式被違反了。量子力學(xué)（或哥本哈根詮釋）又勝利了。然而，假如量子力學(xué)是對的，則量子糾纏隨之而來，勢必放棄局域性作為代價(jià)。這些實(shí)驗(yàn)引發(fā)新一輪的應(yīng)用技術(shù)革命：量子遠(yuǎn)傳（QuantumTeleportation）、量子信息（QuantumInformation）、量子密碼（QuantumCryptography）、量子計(jì)算(QuantumComputation)等新興技術(shù)相繼出現(xiàn)。根據(jù)貝爾定理，假如實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合上述不等式(即在真實(shí)的糾纏粒子實(shí)驗(yàn)中愛麗絲和鮑勃的測量結(jié)果的總和大于2或小于一2)，那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以證明非定域性的存在，也就是說其中一個(gè)粒子的狀況的確可以同時(shí)影響另一個(gè)粒子的狀況，無論兩個(gè)粒子之間的距離有多么遙遠(yuǎn)?，F(xiàn)在就等實(shí)驗(yàn)家們?nèi)ふ疫@樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果了。但是，這里尚有一個(gè)問題。貝爾由定域性預(yù)設(shè)推導(dǎo)他的不等式，是運(yùn)用了一個(gè)特殊的假設(shè)。他假設(shè)隱變量理論完全符合量子力學(xué)對成對單態(tài)粒子的預(yù)測:無論自旋軸取什么方向，對于同一條自旋軸，粒子1的自旋總是與粒子2相反。因此，假如實(shí)驗(yàn)值與貝爾不等式數(shù)值的量子力學(xué)預(yù)測相符，這個(gè)發(fā)現(xiàn)仍無法說明定域性預(yù)設(shè)是錯(cuò)誤的，除非可以先找到證據(jù)證明貝爾所用的特殊假設(shè)是對的的;這樣的證據(jù)在實(shí)踐中很難找到。這個(gè)問題最終導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)測試上的障礙。以后，克勞瑟(Clauser)、霍恩(Home)、西摩尼(Shimony)將會對貝爾定理進(jìn)行拓展和完善，從而解決這一技術(shù)問題，使貝爾不等式能用于真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)。不管怎么說，貝爾定理的結(jié)論就是:隱變盤假設(shè)和定域性假設(shè)在量子論中都不能成立，量子論與這兩種假設(shè)是不能共存的。因此，貝爾定理是物理學(xué)上非常有力的理論成果。有一回西摩尼問我:"你可知道為什么貝爾可以重拾EPR佯謬，又證明出能使非定域性跟量子論融為一體的定理?"接著他說"結(jié)識約翰·貝爾的人都知道，只有他可以，換了誰也不可以。貝爾是個(gè)非常特別的人，他嚴(yán)謹(jǐn)好學(xué)，意志頑強(qiáng)，并且敢作敢當(dāng)。他的性格比別人更堅(jiān)強(qiáng)。他敢跟本世紀(jì)最著名的數(shù)學(xué)家約翰·馮·諾依曼較勁，還毫不躊躇地指出馮·諾依曼的預(yù)設(shè)是錯(cuò)的。然后又跟愛因斯坦較上了勁。"愛因斯坦等人認(rèn)為，空間距離遙遠(yuǎn)的系統(tǒng)之間的糾纏態(tài)是令人難以相信的。一個(gè)地方發(fā)生的情況怎么也許同時(shí)影響到遠(yuǎn)在天邊的另一個(gè)地方的狀況?約翰·貝爾卻可以超越愛因斯坦的直覺，建立一個(gè)偉大的定理，從而引出一系列物理實(shí)驗(yàn)，使量子糾纏終于被確立為真實(shí)的現(xiàn)象。貝爾原本是支持愛因斯坦的定域性觀點(diǎn)的，但他要借實(shí)驗(yàn)來證明這個(gè)觀點(diǎn)究竟是對是錯(cuò)。約翰·貝爾1990年因腦出血忽然去世，享年62歲。他的死是物理學(xué)界的一個(gè)重大損失。貝爾在他最后的日子里仍然積極從事研究工作，不斷地撰寫論文，開課講學(xué)，探討量子力學(xué)、EPR假想實(shí)驗(yàn)以及他自己的定理。三十?dāng)?shù)年來，貝爾定理一直受到物理學(xué)界的關(guān)注;事實(shí)上，今天的物理學(xué)家們?nèi)栽诓粩嗨伎钾悹柖ɡ韺r(shí)空本質(zhì)以及量子基本原理的深刻啟示。關(guān)于貝爾定理的種種實(shí)驗(yàn)幾乎無一例外地提供了元可辯駁的證據(jù)，表白量子論是對的的，盤子糾纏和非定域性都是真實(shí)存在的。糾纏態(tài)世界第一謎1章：1968年的一天，物理學(xué)家阿伯納·西摩尼CAbnerShimony)獨(dú)坐于波士頓大學(xué)的辦公室中，他著了魔似的被一篇論文給吸引住了，這篇論文發(fā)表在一家不起眼的物理雜志上已有兩年。論文的作者是愛爾蘭籍的物理學(xué)家約翰·貝爾OohnBe!l)，在日內(nèi)瓦從事研究工作。很少有人可以真正理解貝爾的想法，也沒有多少人真正想去理解他，而西摩尼恰恰是這少數(shù)人中的一員。他知道貝爾在那篇論文中所闡述和證明的原理，可以用于證實(shí)兩個(gè)粒子能否發(fā)生遠(yuǎn)距離協(xié)作。正巧，就在此前不久，他的同事:波士頓大學(xué)的查爾斯·威利斯(CharlesWillis)專家問他愿不樂意收一位名叫邁克爾·霍恩CMichaelHorne)的學(xué)生做博士生，指導(dǎo)其記錄力學(xué)方面的博士論文。西靡尼答應(yīng)見一見這位學(xué)生，但并不太想在任教波士頓大學(xué)的頭一年就帶博士生.他說自己在記錄力學(xué)方面實(shí)在提不出什么好的研究論題。但是，他拿出了貝爾的論文，由于他覺著霍恩也許會對量子力學(xué)的基本原理感興趣。結(jié)果，就像西摩尼描述的那樣，"霍恩非常聰明，他一下子就發(fā)現(xiàn)了貝爾提出的問題大有文章可做。"邁克爾·霍恩把貝爾的論文帶回家去研究，同時(shí)開始借助貝爾的原理著手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。無獨(dú)有偶z在紐約的哥倫比亞大學(xué)里，約翰·克勞瑟OohnF.Clauser)不約而同地在研讀貝爾的這篇論文。他也被貝爾提出的問題所吸引，并且發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的也許性。克勞瑟讀過愛因斯坦、波多斯基、羅森三人共同發(fā)表的論文，認(rèn)為他們的想法非常有道理。貝爾的理論顯示了量子力學(xué)與愛因斯坦及其同事所提出的盤子力學(xué)"定域隱變量"解釋之間的分歧，而這種分歧是有也許用實(shí)驗(yàn)來顯示的，克勞瑟為此雀躍不已。雖然他對實(shí)驗(yàn)的可行性尚有懷疑，但他遏制不住檢查貝爾預(yù)言正確性的欲望。當(dāng)時(shí)他還是研究生，昕過他的想法的人都勸他放棄這個(gè)念頭，老誠實(shí)實(shí)地拿他的博士學(xué)位，不要鉆進(jìn)科學(xué)幻想里去。然而，克勞瑟比別人更加清楚，量子力學(xué)之門的鑰匙就藏在貝爾的論文中，他決心要找到它。大西洋彼岸。數(shù)年后，阿萊恩·阿斯派克特(AlainAspect)在奧塞的巴黎大學(xué)光學(xué)研究中心底層的實(shí)驗(yàn)室里忙得不亦樂乎。他想率先實(shí)行一項(xiàng)別出心裁的實(shí)驗(yàn):證明分別位于實(shí)驗(yàn)室兩端的兩個(gè)光子可以即時(shí)地發(fā)生互相影響。阿斯派克特的靈感同樣來自貝爾那篇深?yuàn)W的論文。日內(nèi)瓦。尼古拉斯·吉辛CNicholasGisin)結(jié)識了約翰·貝爾，研讀了他的論文，也在琢磨貝爾提出的問題。他也在爭先恐后地探索同一個(gè)至關(guān)重要的問題:這個(gè)問題會對實(shí)在的本質(zhì)帶來深刻的啟發(fā)。貝爾理論根植于人類對物理世界的探究，它將愛因斯坦35年之前提出的論點(diǎn)重新發(fā)掘出來。要真正理解這些深?yuàn)W的思想，我們必須回到過去?？藙谏⒒舳?、西摩尼的夢西摩尼第一次接觸"糾纏"的概念是在1957年。當(dāng)時(shí)他在普林斯頓大學(xué)的新導(dǎo)師阿瑟·惠特曼(ArthurWightman)給了他一份EPR論文，讓他找出EPR觀點(diǎn)中的錯(cuò)誤，作為一項(xiàng)練習(xí)。西摩尼研究了EPR論文，卻沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。幾年之后，當(dāng)約翰·貝爾的定理引起物理學(xué)界注意的時(shí)候，惠特曼才不得不批準(zhǔn):愛因斯坦并沒有錯(cuò)。愛因斯坦推斷量子力學(xué)不完備，是基于三個(gè)前提:(1)量子力學(xué)的某些記錄學(xué)預(yù)測是對的的;(2)判斷物理實(shí)在的充足條件;(3)定域性預(yù)設(shè)。愛因斯坦等人指出，假如我們認(rèn)定發(fā)生在一個(gè)地點(diǎn)的狀況不也許同時(shí)對與之相距甚遠(yuǎn)的另一個(gè)地點(diǎn)的狀況產(chǎn)生影響，那么量子力學(xué)預(yù)測到的某些現(xiàn)象就會跟上述前提預(yù)設(shè)發(fā)生矛盾。一度被物理學(xué)界忽視的貝爾定理，將這種矛盾呈現(xiàn)了出來.并且使之(至少從理論上說)可以用物理的方法來驗(yàn)證。貝爾告訴我們，即使EPR的所有前提預(yù)設(shè)都對的、量子力學(xué)的確須引人隱變量才干完備，"定域"隱變量理論(EPR想要的就是這種理論)還是不也許完全符合量子力學(xué)的記錄學(xué)預(yù)測。這種矛盾令最終的實(shí)驗(yàn)判決成為也許至少理論上可行。這個(gè)想法在阿伯納·西摩尼的心里逐漸成形了。1968年的一天，阿伯納·西摩尼在家門口碰見了邁克爾·霍恩CMichaelA.Horn的，他后來成為西摩尼擔(dān)任波士頓大學(xué)物理系專家以后指導(dǎo)的第一個(gè)博士生?；舳魅〉妹芪魑鞅却髮W(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位后就去了波士頓大學(xué)，可以跟西摩尼做研究，他感到非常興奮?；舳鞲堇挂黄鸸ぷ髁艘欢螘r(shí)間以后，提出了一些問題，戚利斯覺得波士頓大學(xué)的物理哲學(xué)教l授阿伯納·西摩尼對他會有幫助。于是戚利斯讓霍恩去見西摩尼。西摩尼不久前剛收到朋友寄來的兩篇約翰·貝爾的論文，他把這兩篇論文給了霍恩。阿伯納知道這兩篇論文極其重要，但是尚未引起物理學(xué)界大多數(shù)人的注意。他發(fā)現(xiàn)眼前這個(gè)學(xué)生思維靈敏，且對量子論基本原理極有愛好，便將論文遞給霍恩，說"看看這兩篇論文。我們能否把它們拓展一下，想出一個(gè)真正的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證貝爾的觀點(diǎn)。"霍恩回到家，開始琢磨那些晦澀艱深、許多物理學(xué)家都未注意到的理論。貝爾在論文中提出的問題非常有趣，他認(rèn)為愛因斯坦對定域性的執(zhí)著是有也許被實(shí)驗(yàn)駁倒的(雖然他本人似乎希望愛因斯坦能贏)。能不能設(shè)計(jì)出一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證到底是愛因斯坦的定域?qū)嵲谡搶Φ?，還是包含非定域性的量子力學(xué)正確呢?這種實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)上的價(jià)值是難以估量的?？藙谏M(jìn)了加州理工大學(xué)，攻讀物理，還提出許多問題。著名的美國物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼CRich盯dFynman)在加州理工大學(xué)物理系任教，他的生平事跡在校園里臉炙人口，克勞瑟深受其影響?？藙谏窃谫M(fèi)量的課堂上第一次嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙W(xué)習(xí)量子力學(xué)，后來費(fèi)曼的講義被整理成書，就是著名的《費(fèi)曼物理學(xué)講義>>，其中第三卷專論盤子力學(xué)，費(fèi)曼在卷首說:楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果蘊(yùn)含了量子力學(xué)最本質(zhì)的奧秘，也是量子力學(xué)的所有奧秘之所在?？藙谏痪镁妥プ×肆孔恿W(xué)基本原理中的關(guān)鍵問題，幾年后，他決定用實(shí)驗(yàn)測試貝爾不等式和EPR佯謬，還把這個(gè)想法告訴了過去的老師費(fèi)曼。據(jù)他自己描述，"費(fèi)曼把我從辦公室扔了出去。"1967年，克勞瑟在戈達(dá)德太空研究所(GoddardInstituteforSpaceStudies)翻閱一些晦澀的物理學(xué)雜志，無意中找到了一篇有趣的論文，作者是約翰·貝爾。克勞瑟讀完這篇論文，立即意識到:貝爾的論文也許會給量子論基本原理帶來重大的啟示。這一點(diǎn)當(dāng)時(shí)其他物理學(xué)家還沒有注意到。貝爾重拾EPR佯謬，將其中的本質(zhì)問題呈現(xiàn)出來。不僅如此，貝爾定理還明明白白地指出可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證量子力學(xué)的主線問題。由于克勞瑟非常熟悉戴維·波姆的研究及其1957年對EPR問題的進(jìn)一步闡述，也很了解德布羅意的研究，所以貝爾定理并沒有讓他感到過于驚訝。但是，由于克勞瑟從小就養(yǎng)成了質(zhì)疑的習(xí)慣，他還是花費(fèi)了不少時(shí)間去尋找反例，試圖駁倒貝爾這條重要的定理。通過幾個(gè)星期的努力，克勞瑟終于滿意地認(rèn)可貝爾定理沒有問題;貝爾的論證是對的的?，F(xiàn)在，可以運(yùn)用貝爾定理來驗(yàn)證盤子世，界的基本原理了。貝爾的論文中只有一個(gè)問題是克勞瑟尚未弄清的，就是如何用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證貝爾預(yù)測的結(jié)果;于是克勞瑟決定翻遍物理學(xué)文獻(xiàn)，尋找貝爾也許忽略了的實(shí)驗(yàn)，希望得到一些啟示?？藙谏徽业搅艘粋€(gè)實(shí)驗(yàn)，就是1949年吳健雄和薩克諾夫的電子偶素實(shí)驗(yàn)(一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子互相涅滅生成兩個(gè)高能光子)，但它并不能充足說明相關(guān)性的問題。貝爾也沒有在論文中告訴實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家該如何做這樣的實(shí)驗(yàn)。由于他是個(gè)純粹的理論家，所以他就像所有的理論家同樣，想象出一個(gè)抱負(fù)實(shí)驗(yàn)一一使用抱負(fù)的實(shí)驗(yàn)儀器，生成抱負(fù)的相關(guān)粒子對，而這些條件在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室里并不具有。現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)有一個(gè)既了解理論物理學(xué)又精通實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的人接過貝爾留下的問題，設(shè)計(jì)出一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)?？藙谏礁鐐惐葋喆髮W(xué)去見了"吳夫人"(吳健雄)，請教她當(dāng)年的電子偶素實(shí)驗(yàn)。波姆和阿哈朗諾夫在1957年的論文中指出，這種實(shí)驗(yàn)條件下生成的兩個(gè)光子是會發(fā)生糾纏的?？藙谏獑枀欠蛉耸欠駵y量過該實(shí)驗(yàn)所生成的兩個(gè)光子的相關(guān)性，吳夫人說沒有?？藙谏J(rèn)為假如吳夫人做過這項(xiàng)測量，他就可以從她的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中取得有用的數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證貝爾不等式。(吳健雄不也許測量到相關(guān)性的數(shù)據(jù)，由于在電子偶素理滅過程中生成的高能光子并不能顯示驗(yàn)證貝爾不等式所需要的成對偏振相關(guān)'性(pair-by-pairpolarizationcorrelation)，這一點(diǎn)不久將由霍恩和西摩尼以及克勞瑟各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)?！祬墙⌒圩尶藙谏难芯可B·卡斯蒂(LenKasday)談一談，卡斯蒂2023前就在反復(fù)吳健雄的電子偶素實(shí)驗(yàn)。卡斯蒂和吳健雄跟烏爾曼(].Ullman)合作，完畢了新實(shí)驗(yàn)，終于測出了相關(guān)度，并應(yīng)用于驗(yàn)證貝爾不等式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表于1975年，日后被用來證明量子力學(xué)的對的性;但是，為了測量相關(guān)度，卡斯蒂和吳健雄不得不借助一些重要的輔助性預(yù)設(shè)，而這些預(yù)設(shè)是他們無法驗(yàn)證的，也因此削弱了他們的實(shí)驗(yàn)成果。這些都是后話。而眼下，克勞瑟知道吳健雄和薩克諾夫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是無法驗(yàn)證貝爾不等式的，他必須找到新的方法?？藙谏萝妸^戰(zhàn)，不斷地探索，幾乎忘掉了自己博士研究的課題是微波背景輻射。他身邊的物理學(xué)者們的反映都很冷撓，他所接觸過的人似乎都認(rèn)為貝爾不等式并不值得用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。這些人要么覺得這類實(shí)驗(yàn)是不會有結(jié)果的，要么認(rèn)為玻爾早在30年前就贏了愛因斯坦，塵埃落定，再想把愛因斯坦的反對和玻爾的回應(yīng)調(diào)和起來純屬浪費(fèi)時(shí)間。然而克勞瑟堅(jiān)持己見。他回顧了當(dāng)年吳健雄和薩克諾夫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出一個(gè)結(jié)論:要想用貝爾定理所提出的方法來驗(yàn)證量子力學(xué)和隱變量理論孰對孰錯(cuò)，單憑這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不夠的，還需要一些別的東西。他不斷地尋找出路，終于在1969年有了突破，于是他給一個(gè)物理學(xué)研討會寄去了論文摘要，討論的題目是驗(yàn)證貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)可以如何設(shè)計(jì)?？藙谏恼撐恼l(fā)表在1969年春美國物理學(xué)會華盛頓會議的《快報(bào)》上?；氐讲ㄊ款D，在1968年末和1969年初，阿伯納·西摩尼和邁克爾·霍恩花費(fèi)了大量時(shí)間，一步步地設(shè)計(jì)著他們的實(shí)驗(yàn)。他們認(rèn)為這將成為物理學(xué)家們做過的最重要的實(shí)驗(yàn)之一。他們采用的方法跟紐約的克勞瑟的想法非常接近?；舳骰貞浀?"阿伯納把任務(wù)交給我以后，我做的第一件事就是去看吳健雄和薩克諾夫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。"霍恩知道吳健雄和薩克諾夫的電子偶素涅滅實(shí)驗(yàn)眼貝爾定理是有一定關(guān)系的，由于實(shí)驗(yàn)中由正負(fù)電子互相潭滅而產(chǎn)生的兩個(gè)光子必然發(fā)生糾纏。問題是，這兩個(gè)光子的能量非常之高.因此它們的偏振比可見光的偏振更難測量。為了顯示偏振相關(guān)性，吳健雄和薩克諾夫便離開電子的成對光子發(fā)生散射(即所謂"康普頓散射",Comptomscattering)。根據(jù)量子力學(xué)公式，兩個(gè)光子的偏振方向之間的相關(guān)性會因康普頓效應(yīng)而發(fā)生輕微的轉(zhuǎn)變，變成散射位子的空間運(yùn)動方向之間的相關(guān)性?；舳骶o張這種轉(zhuǎn)變從記錄學(xué)上看實(shí)在太過微小，因而無法用于說明貝爾實(shí)驗(yàn)的問題?？藙谏囊娊庖彩沁@樣。為了證明該實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可用，霍恩建立了一個(gè)直觀的隱變量數(shù)學(xué)模型，此模型完全符合EPR的定域性和實(shí)在性規(guī)定，并且還能準(zhǔn)確地再現(xiàn)童子論所預(yù)見的成對光子的康普頓散射(jointComptomscattering)。這樣，吳健雄和薩克諾夫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一一連同將來改良后的康普頓散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果一一便不能再用于區(qū)分兩種結(jié)論:定域隱變量(愛因斯坦的理論)和量子力學(xué)。必須設(shè)計(jì)一種全新的實(shí)驗(yàn)?；舳髯屛髂δ峥戳怂⒌闹庇^定域隱變量模型，兩人都斷定實(shí)驗(yàn)必須使用可見光子。偏光片、方解石棱鏡(calciteprism)等光學(xué)裝置可用于分析可見光光子的偏振方向。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下圖所示:西摩尼向許多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家請教了這類實(shí)驗(yàn)的做法，終于先后通過普林斯頓大學(xué)的老同學(xué)約瑟夫·斯奈德(JosephSnider)以及從哈佛大學(xué)了解到，伯克利大學(xué)的卡爾·科歇爾CCarlKocher)5fll尤金·康明斯CEugeneCommins)已經(jīng)做過他要找的這種相關(guān)性光學(xué)實(shí)驗(yàn)。阿伯納和霍恩、不久就發(fā)現(xiàn)，科歇爾康明斯實(shí)驗(yàn)中僅用了O度和90度的偏振角他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不能用來驗(yàn)證貝爾不等式，由于只有介于O度和90度之間的偏振角才干用來鑒定最終結(jié)論。從技術(shù)角度看，為了實(shí)行這個(gè)高度精密的實(shí)驗(yàn)，以判斷貝爾定理所給出的兩種選擇(量子力學(xué)和隱變量)的正誤，實(shí)驗(yàn)必須在大量不同的偏振角度下進(jìn)行測盤。請看下圖:從上回可以看出，量子論和隱變量論之間的差別非常微小。研究者只有精確地測量成對光子在不同偏振角度下的相關(guān)性，才干判斷哪一種理論是對的的?；舳骱桶⒉{一起研究如何設(shè)計(jì)這樣一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，使之符合所有的規(guī)定，并能產(chǎn)生有效的結(jié)果，以最終在貝爾定理結(jié)出的兩種選擇之間做出判斷:是愛因斯坦對，還是量子力學(xué)對。他們迅速設(shè)計(jì)出一個(gè)科歇爾一康明斯實(shí)驗(yàn)的改良版，用這種實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)家就可以在抱負(fù)的狀況下測試貝爾不等式了。實(shí)驗(yàn)員所要做的就是用適當(dāng)?shù)钠褫S測量一對糾纏光子中每一個(gè)光子的偏振角度，科歇爾和康明斯用過的O度角和90度角應(yīng)當(dāng)除外。這里有一個(gè)問題:最抱負(fù)的情況是成對的光子以180度角向相反方向飛出，但現(xiàn)實(shí)中很難找到這樣抱負(fù)的光子對。因此，接下來，霍恩和西摩尼放寬了這個(gè)嚴(yán)格得不現(xiàn)實(shí)的預(yù)設(shè)條件，允許使用以非180度角飛出的光子對。但是，這樣一來，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果所需的計(jì)算就會復(fù)雜得多?；舳鞯玫搅死聿榈隆せ魻柼?RichardHolt)的幫助，終于算出了這個(gè)真實(shí)實(shí)驗(yàn)中量子力學(xué)所預(yù)測到的偏振相關(guān)度?；魻柼厥枪鸫髮W(xué)專家弗蘭克·皮普肯CFrankPipkin)的學(xué)生，對霍恩的實(shí)驗(yàn)很感愛好。有趣的是，這些計(jì)算結(jié)果跟兩年后阿伯納·西摩尼用量子力學(xué)計(jì)算角動囊相加的結(jié)果是吻合的。西靡尼向我描述他和霍恩共同撰寫的那篇論文時(shí)說:"這顯然是我最佳的一篇物理學(xué)論文。"該論文探討了他們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，以及如何用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來檢查貝爾不等式，以揭示自然界的運(yùn)作究竟是符合定域隱變量理論，還是符合量子力學(xué)規(guī)則。他們的實(shí)驗(yàn)將運(yùn)用貝爾的神奇定理來對以下兩種也許性做出取舍:(1)盤子論不完備一一愛因斯坦的斷言;(2)盤子論是完備的一一政爾的觀點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)在判斷盤子論對的與否的同時(shí)，也將揭示那種令愛因斯坦恐驚的"詭異的遠(yuǎn)距離作用"(也就是非定域的量子糾纏)能否存在。西摩尼和霍恩并不知道，他們倆當(dāng)時(shí)的想法已經(jīng)跟此外一位物理學(xué)家一一一約翰·克勞瑟一一的想法發(fā)生了糾纏，而克勞瑟就在兩百英里(321.8千米)以外研究著同樣的問題。霍恩和西摩尼在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的過程中，征詢了許多專家。西摩尼說:"誰見到我們都怕了J'他們向?qū)嶒?yàn)專家請教測試貝爾定理的各種技巧。他們必須找到一種設(shè)備，用于生成成對的低能量糾纏光子。他們必須測定光子的偏振角度，必須計(jì)算出量子力學(xué)所預(yù)言的偏振相關(guān)度，最后才干說明計(jì)算出來的相關(guān)度違反了貝爾不等式。通過數(shù)月的艱苦努力，他們終于研究出實(shí)驗(yàn)方案，論文也基本定稿了。他們希望能在春季的美國物理學(xué)會華盛頓會議上宣讀這篇論文，卻可惜錯(cuò)過了提交論文的最后期限。西摩尼說"我當(dāng)時(shí)想:這有什么關(guān)系?誰還會去研究這種晦澀的問題?于是我們放棄了那次會議，準(zhǔn)備直接把論文投給《物理學(xué)》期刊。后來我收到了會議論文集，得知了一個(gè)壞消息:居然有人想法跟我們完全相同。"此人正是約92糾纏態(tài)一一物理世界第一謎翰·克勞瑟。I一個(gè)星期六的清早，西摩尼給霍恩打電話說"我們讓人搶了先。"星期一，兩人在波士頓大學(xué)物理系碰了頭，征求其他同事的意見"我們該怎么辦?一一有人做了和我們同樣的研究……"大多數(shù)人回答說"就當(dāng)不知道，只管把論文寄給雜志社J'可是他們倆覺得這樣做不對。最后，西靡尼決定給在普林斯頓大學(xué)的前導(dǎo)師、諾貝爾獎(jiǎng)得主尤金·維格納打電話商議此事。維格納的建議是:"給那人打電話，直接跟他談。"西摩尼照辦了，他給紐約的約翰·克勞瑟打了電話。雖說這種做法直截了當(dāng)，誠實(shí)坦蕩，卻也也許引來不快樂的后果?？茖W(xué)家們多是各據(jù)一方，堅(jiān)守自己的研究領(lǐng)土，唯恐別人進(jìn)犯?？藙谏呀?jīng)發(fā)表了論文提耍，跟霍恩及西摩尼辛勞經(jīng)營的結(jié)果如此接近，他也許不會歡迎別人涉足同一個(gè)研究課題。很多人在這種情況下也許會說:"這是我的研究課題一←你們晚了一步!"隨即掛斷電話。約翰·克勞瑟卻沒有這樣做。阿伯納和霍恩十分驚訝，克勞瑟的反映是積極的。霍恩回憶起那個(gè)重要時(shí)刻，說"他聽說我們也在研究間一個(gè)問題，非常吃驚，由于那個(gè)問題似乎沒有人關(guān)注。"其實(shí)，西摩尼和霍恩聯(lián)系克勞瑟的時(shí)候，手里尚有一件秘密武器，這使得克勞瑟更加樂意與他們合作。他們已經(jīng)找好了一位物理學(xué)家，準(zhǔn)備在他的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這位物理學(xué)家就是理查德·霍爾特，當(dāng)時(shí)在哈佛大學(xué)。在一個(gè)幾乎無人問津的研究領(lǐng)域找到兩位同道中人，克勞瑟感到由衷感到快樂，再加上他得知兩人已準(zhǔn)備啟動實(shí)驗(yàn)，自然更想?yún)⑴c其中。此外，克勞瑟設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中用到了一個(gè)抱負(fù)化的條件規(guī)定光子對以180度角反向飛出;霍恩和西摩尼起初也是這樣設(shè)計(jì)，但在跟霍爾特合作的過程中漸漸取消了這一限制o約翰·克勞瑟若是孤軍奮戰(zhàn)，就有也許要獨(dú)自摸索實(shí)驗(yàn)方法?，F(xiàn)在有了邁克爾·霍恩、阿伯納·西摩尼以及理查德·霍爾特，就萬事齊備了。他一分鐘也不用多想。就這樣，他跟他們一起投入了這項(xiàng)研究。于是，四人小組一一西靡尼、霍恩、克勞瑟、霍爾特開始了合作研究，成果非常卓著。在很短的時(shí)間里，他們就完畢了一篇開創(chuàng)性的論文，具體描述了如何用一個(gè)改善了的實(shí)驗(yàn)來回答貝爾留下的問題:究竟是愛因斯坦的定域?qū)嵲谟^對的呢，還是包含著非定域糾纏態(tài)的量子力學(xué)對的?克勞瑟一霍恩一西摩尼一霍爾特(CHSH)論文發(fā)表于1969年的《物理評論快報(bào)》。該文在貝爾不等式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了重大的理論突破。貝爾假設(shè)存在可以決定測量結(jié)果的定域隱變量，同時(shí)還借用了量子力學(xué)所設(shè)定的一條規(guī)則:同一個(gè)可觀第十四章克勞瑟、霍恩、西摩尼的夢93察量在兩個(gè)成對相關(guān)粒子上的測量結(jié)果必然是完全相關(guān)的。這條規(guī)定在貝爾不等式的推導(dǎo)過程中至關(guān)重要。克勞瑟、霍恩、、西摩尼、霍爾特取消了貝爾的限制性預(yù)設(shè)，從而改良了他的不等式。論文的其余部分提出要對卡爾·科歇爾和尤金·康明斯早先在伯克利做過的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展。1966年的科歇爾一康明斯實(shí)驗(yàn)生成了一對光子，并且測盤了這兩個(gè)光子偏振方向之間的相關(guān)度，但當(dāng)時(shí)還不知道有貝爾不等式?？菩獱柡涂得魉故怯迷蛹壜?lián)(atomiccascade)的方法生成相關(guān)光子對的，CHSH認(rèn)為這種方法可取，在他們自己的實(shí)驗(yàn)中同樣采用。一個(gè)原子被激發(fā)后，若其能量衰減兩個(gè)能級，便會釋放出兩個(gè)光子，這兩個(gè)光子是互相糾纏的。光子源是從熱煒爐發(fā)射出來的一柬鈣原子。該波柬中的鈣原子受到強(qiáng)紫外線轟擊，其中的電子被激發(fā)到一個(gè)更高的能級，當(dāng)它們的能量再度回落時(shí)，便會釋放出成對的相關(guān)光子。這個(gè)過程便是所謂的原子級聯(lián)，由于在此過程中，電子從一個(gè)高能量級，衰變到一個(gè)較低的能級，最后落入一個(gè)更低的能級，每減少一個(gè)能級，就會釋放一個(gè)光子。由于初始能級和最終能級的角動量總和皆為零，而角動量又是守恒的，所以被釋放的光子對的角動量亦為零，兩個(gè)成對光子之間是高度對稱的，其偏振相關(guān)度也非常之高。這種原子級聯(lián)可以表達(dá)如下:CHSH論文末了的一條注釋里提到，該論文是對約翰·克勞瑟在美國物理學(xué)會1969年春季會議上所發(fā)表\論文的拓展。就這樣，一場競爭化成了偉大的合作，四位物理學(xué)家的生命緊緊"糾纏"在一起克勞瑟和弗里德曼開始準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)裝置?？藙谏粩啻叽俑ダ锏侣旄Γ捎谒涝诠鸫髮W(xué)，CHSH的作者之一理查德·霍爾特也在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。弗里德曼是一個(gè)25歲的研究生，對量子力學(xué)基本原理沒有多少愛好，但是他覺得這個(gè)實(shí)驗(yàn)很有趣?？藙谏活櫼磺械匾戤厡?shí)驗(yàn);他知道哈佛的霍爾特和皮普肯在緊追不舍，他想第一個(gè)驗(yàn)證量子論究竟對的與否。他在心里暗暗打賭，認(rèn)為愛因斯坦的隱變量理論很也許是對的，而量子力學(xué)很也許會在光子糾纏問題上土崩崩潰。早先，克勞瑟還在獨(dú)自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，就給貝爾、波姆、德布羅意寫過倍，詢問他們是否昕說過類似的實(shí)驗(yàn)，以及這類實(shí)驗(yàn)是否重要。幾位大物理學(xué)家回信都說沒有見過同類實(shí)驗(yàn)，并且認(rèn)為克勞瑟的實(shí)驗(yàn)方案值得一試。約翰·貝爾的反映尤為熱烈一←這畢竟是頭一回有人來信關(guān)注他那篇論文和他的定理。貝爾寫信對克勞瑟說:[28]"考慮到盤子力學(xué)總體上的成功，我不敢懷疑此類實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。但是，我還是很希望有人做一做這些實(shí)驗(yàn)，把結(jié)果記錄下來，從而直接地驗(yàn)證→些關(guān)鍵的概念。再說，出現(xiàn)意想不到的結(jié)果也不是沒有也許，那可是要震驚世界的!"我們后面會看到，甚至尚有一種復(fù)雜的U糾纏互換"現(xiàn)象(entanglementswapping)，其中的兩個(gè)糾纏鞋子會跟其他粒子發(fā)生互換?？梢哉f.1969年在美國上演的這出科學(xué)大戲中，人物之間恰恰發(fā)生了這種"糾纏互換"。西摩尼、霍恩跟霍爾特發(fā)生了糾纏，霍爾特將會按照他們的具體指示去做實(shí)驗(yàn)。他們了解到克勞瑟自己做的研究時(shí)，便拿出了霍爾特將要做此實(shí)驗(yàn)的事實(shí)，結(jié)果克勞瑟也跟他們發(fā)生了糾纏。他們四人寫出了具有開創(chuàng)性的CHSH論文，提出了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)方案，接著理查德·霍爾特從這種"糾纏"當(dāng)中脫離出來，繼續(xù)做他自己的實(shí)驗(yàn)。也許正因此事，許數(shù)年后，克勞瑟凹憶他們之間的關(guān)系時(shí)，只提到霍恩和西摩尼，而沒有提霍95爾特。實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作一步步地進(jìn)行著。貝爾的熱情，以及來自克勞瑟在波士頓結(jié)識的新朋友的支持與合作，都激勵(lì)他不斷地探索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果究竟是會違反貝爾不等式、證明量子論是對的的，還是會顯示愛因斯坦等人的定域?qū)嵲谟^是贏家?克勞瑟認(rèn)為愛因斯坦的定域?qū)嵲谟^是對的，他跟以色列海法技術(shù)工程學(xué)院的亞克·阿晗朗諾夫(YakirAharonov)打了個(gè)賭，以二比一的賠率賭量子論輸。西摩尼則是心平氣和，聽?wèi){實(shí)驗(yàn)來顯示結(jié)論?；舳髡J(rèn)為量子力學(xué)會贏，由于量子論在過去歷來是那么成功:無論情況如何變化，它總能極其準(zhǔn)確地預(yù)測結(jié)果，從未失手過。他們的最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地支持了量子論，否認(rèn)了愛因斯坦的定域?qū)嵲谟^和隱變量理論?？藙谏?弗里德曼實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人非常滿意，意義非常重大。量子力學(xué)以超過5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方差的優(yōu)勢戰(zhàn)勝了隱變量理論。也就是說，貝爾不等式中S的測量值完全符合量子力學(xué)的預(yù)測，以5倍于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方差的量超過了貝爾不等式所規(guī)定的上限2。克勞瑟-弗里德曼實(shí)驗(yàn)最先用確切的數(shù)據(jù)證明了量子力學(xué)本質(zhì)上是非定域性的。愛因斯坦的實(shí)在觀死了一-量子力學(xué)中并不存在所謂的"隱變量"。弗里德曼的博士論文就是寫的這一實(shí)驗(yàn)?？藙谏透ダ锏侣?972年發(fā)表了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下列圖表所示:.4克勞瑟-弗里德曼實(shí)驗(yàn)也遺留了一些問題。特別是，為了得到糾纏光子對，這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)立生成了大量未被觀測的光子。此外，實(shí)驗(yàn)所用的探測器功效也十分有限。因此，探測器的有限功效和大量未被觀測的光子對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的影響究竟有多大，就成為一個(gè)重大問題?？藙谏透ダ锏侣姆瞰I(xiàn)是偉大的他們找到了支持量子力學(xué)，反對隱變量理論的最佳證據(jù)。他們是用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的，但是這種技術(shù)還不完善?？蓢@的是，克勞瑟當(dāng)時(shí)正好是在激光的發(fā)明者湯斯的手下做博士后研究，卻沒能在實(shí)驗(yàn)中使用激光技術(shù)，由于尚且無人知道該如何使用激光。要不然，克勞瑟和弗里德曼就可借助激光更快地得到糾纏光子對了。與此同時(shí)，哈佛大學(xué)的霍爾特和皮普肯也獲得了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但是他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是符合愛因斯坦的定域?qū)嵲谟^和隱變量理論，違反量子論。由于霍爾特和皮普肯都信仰量子論，他們決定不發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等待伯克利的實(shí)驗(yàn)小組發(fā)表結(jié)論。霍爾特和皮普肯在哈佛大學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)，使用了隸的同位素(隸200)，它受到電子流的撞擊時(shí)也會發(fā)生類似的級聯(lián)現(xiàn)象?；魻柼睾推て湛系膶?shí)驗(yàn)用了150小時(shí)，由于他們同樣受到許多雜散光子的干擾?？吹娇藙谏桓ダ锏侣鼘?shí)驗(yàn)的結(jié)果后，霍爾特和皮普肯決定不把自己的相反的結(jié)果發(fā)表在期刊上。1973年，他們將自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果重印出來，與別的物理學(xué)家私下交流。后來，其他物理學(xué)家也通過實(shí)驗(yàn)得出了支持量子力學(xué)的結(jié)論，霍爾特和皮普肯方才斷定他們自己的實(shí)驗(yàn)是犯了某種主線性的錯(cuò)誤。。他們實(shí)驗(yàn)得出的相反的結(jié)論令他大感不解，他想找到其中的因素。他對霍爾特和皮普肯的實(shí)驗(yàn)設(shè)立只做了一點(diǎn)小小的改動，即用隸的此外一種同位素(乘202)來產(chǎn)生原子級聯(lián)。他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表于1976年，仍然是符合量子力學(xué)，違反定域隱變量理論的。同年，德州農(nóng)工大學(xué)(TexasA&.MUniversity)的埃德.S.弗萊(EdS.Fry)和蘭道爾.C.湯普森CRandalC.Thompson)用乘200做了一次實(shí)驗(yàn)，但他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有很大的改善。由于弗萊和湯普森是用激光來激發(fā)原子的，所以他們的光信號要比此前同類實(shí)驗(yàn)中用到的光信號強(qiáng)幾個(gè)等級。弗萊和湯普森僅用了80分鐘便得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持量子力學(xué)，違反隱變量假設(shè)。1978年，阿伯納·西摩尼在瑞士的日內(nèi)瓦大學(xué)工作。這一年，西摩尼和約翰·克勞瑟一起完畢了一篇關(guān)于量子糾纏的論文，兩人是在越洋長途電話上提煉觀點(diǎn)的，該文縱覽了有關(guān)這種奇異現(xiàn)象的一切知識，進(jìn)一步探討了糾纏現(xiàn)象得到最終確認(rèn)以前的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果。除了前述的幾次實(shí)驗(yàn)外，還提到了20世紀(jì)70年代的三個(gè)研究小組，他們也進(jìn)行了驗(yàn)證貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)是意大利卡塔尼亞大學(xué)以法拉奇CG.Faraci)為首的實(shí)驗(yàn)小組，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表于1974年，實(shí)驗(yàn)中使用了電子偶素理滅時(shí)產(chǎn)生的高能光子(伽馬射線)?；舳?西摩尼和克勞瑟此前都決定不用電子偶素涅滅產(chǎn)生的光子對來做貝爾實(shí)驗(yàn)，但卡塔尼亞小組運(yùn)用了一個(gè)附加的技術(shù)t性預(yù)設(shè)條件(類似于卡斯蒂、烏爾曼、吳健雄三人的實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè))，從而保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。正由于預(yù)設(shè)條件尚存疑問，相比同類而言，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果算是被忽略了。此外一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組由哥倫比亞大學(xué)的卡斯蒂、烏爾曼、吳健雄三人組成，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表于1975年，同樣使用了電子偶縈涅滅生成的光子。1976年，薩克雷原子能研究中心CSaclayNuclearResearchCenter)的M.Lamehi-Rachti和W.Mittig用單態(tài)相關(guān)光子對進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以上兩個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都同時(shí)符合了量子論又違反了隱變量理論。量子論的對的性得到成功驗(yàn)證之后，其他的理論問題也取得了進(jìn)展。這在科學(xué)界是很常見的:理論先發(fā)展了，實(shí)驗(yàn)也不會落后太遠(yuǎn);若實(shí)驗(yàn)跑到前頭，解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論也會緊隨其后，當(dāng)一方跑在前面，另一方不會落得太遠(yuǎn)。一旦后者趕上來，它會強(qiáng)化前者。貝爾、克勞瑟和霍恩增強(qiáng)了對愛因斯坦定域?qū)嵲谛缘睦碚摰馁|(zhì)疑。他們用隨機(jī)的隱變量理論，而不是擬定的隱變量理論，證明出一個(gè)可驗(yàn)證的不等式。物理學(xué)基本原理上的這些理論和實(shí)驗(yàn)的并行發(fā)展，都圍繞貝爾的重要定理展開，貝爾也元可避免地融入了這場討論。克勞瑟、霍恩、西摩尼在此后一年之中不斷地跟約翰·貝爾互換意見，探討不等式的問題。20世紀(jì)70年代進(jìn)行的多次實(shí)驗(yàn)中，除了霍爾特一皮普肯的實(shí)驗(yàn)外，都成功地證明了量子論的對的性。接下來，將會有一位科學(xué)家，在地球的另一面，為貝爾不等式做出更有力的驗(yàn)證。他將要運(yùn)用激光技術(shù)和改良的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，消除以往實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重大漏洞，從而更完備地證實(shí)宇宙具有神秘的非定域性。要徹底驗(yàn)證愛因斯坦的主張和量子力學(xué)誰對誰錯(cuò)，科學(xué)家還得說明實(shí)驗(yàn)室兩端的檢偏分析器(polarizationanalyzer)收到的信號也許發(fā)生互換，盡管這種現(xiàn)象是那么匪夷所思，不合情理。這一問題，就留待阿萊恩·阿斯派克特CAlainAspect)來解決了。西摩尼做過一個(gè)夢，夢里他聽了阿萊恩·阿斯派克特做的一場講座:阿斯派克特問，有沒有一種算法一→一種機(jī)械的決定程序一一」可以用來決定兩個(gè)粒子是否處在發(fā)生糾纏。西摩尼將這個(gè)問題交給了量子力學(xué)可計(jì)算性的專家維納·邁爾沃德(WayneMyrvold)，當(dāng)時(shí)邁爾沃德的博士論文剛剛被破士頓大學(xué)哲學(xué)系接受。兩周后，邁爾沃德解決了這一問題。他的答案是:從數(shù)學(xué)上講，阿斯派克特在西摩尼夢里提到的算法是不也許存在的。阿萊恩·阿斯派克特阿斯報(bào)克特讀了約翰·貝爾的論文，當(dāng)時(shí)貝爾還在日內(nèi)瓦的歐洲原子能研究中心(CERN)工作，是位不起眼的物理學(xué)者。這篇論文對阿斯派克特影響很大，他決心要盡全力去研究貝爾定理所預(yù)示的未為人知的結(jié)論。這將引導(dǎo)他去探索自然界最深處的秘密。這一方面，阿萊恩·阿斯派克特Jfll!阿伯納·西摩尼非常相似。兩人對盤子理論都有一種深刻的領(lǐng)悟力，甚至可以說是與生俱來的直覺。他們身在大西洋的兩岸，似乎都具有已故的約翰·貝爾的那種理解力，使他們可以把握住愛因斯坦無法領(lǐng)略的真理。和大西洋彼岸的西摩尼同樣，阿斯派克特比其他大多數(shù)物理學(xué)家更理解貝爾定理。他不久就領(lǐng)略到貝爾定理是值得注意的，由于它向物理學(xué)乃至愛因斯坦所理解的科學(xué)提出了很大的挑戰(zhàn)。阿斯派克特認(rèn)為，玻爾和愛因斯坦?fàn)幷摰暮诵膯栴}就是愛因斯坦的一個(gè)信念:"以下兩個(gè)觀點(diǎn)我們只能保存其→:(1)披函數(shù)的概率性描述是完備的;或者(2)兩個(gè)空間上遠(yuǎn)遠(yuǎn)分離的物體的真實(shí)狀態(tài)是互相獨(dú)立的。"[29J愛因斯坦在1935年的EPR論文中表達(dá)了這種觀點(diǎn);阿斯派克特不久就明白到，約翰·貝爾的定理簡潔而優(yōu)雅地解決了愛因斯坦的問題。貝爾運(yùn)用EPR推論，提出了一個(gè)檢查愛因斯坦的假設(shè)的具體方案，可以通過實(shí)驗(yàn)來證明究竟是量子力學(xué)不完備，還是量子力學(xué)已經(jīng)完備并且自身就應(yīng)當(dāng)帶有鮮明的非定域性。貝爾定理是一種一般性的定域理論，里面帶有隱含的補(bǔ)充參數(shù)。該定理假設(shè)量子論是"不完備的"，而暫且保存愛因斯坦的定域觀。于是，我們便可假定有一種辦法可以使量子論對世界的描述變得完備，同時(shí)又能滿足愛因斯坦的規(guī)定一一發(fā)生在甲地的物理實(shí)在不能影響發(fā)生在乙地的物理實(shí)在，除非乙地收到甲地發(fā)出的信號(根據(jù)愛因斯擔(dān)自己的狹義相對論，兩地問信號的傳送速度不也許超過光速)。在這種情況下，使該理論變完備就意味著發(fā)現(xiàn)其中的隱變量，并描述這些隱變量是如何決定粒子或光子的行為的。愛因斯坦曾經(jīng)猜想，相隔遙遠(yuǎn)的粒子之間的互相關(guān)聯(lián)是由于它們的共同來源使它們帶有一些定域的隱變量。這些隱變量就仿佛一張張指令表Cinstructionsheet);粒子之間在沒有直接關(guān)聯(lián)的情況下，只要按照指令行動，就可以呈現(xiàn)出相關(guān)性。假如宇宙本質(zhì)上是定域性的(也就是像愛因斯坦所認(rèn)為的那樣，不存在超光速通訊或超光速效應(yīng))，那么使聾子論完備所需要的信息必然是由某些預(yù)先設(shè)定好的隱變量來傳達(dá)的。約翰·貝爾已經(jīng)證明了，任何的"隱變量理論"都無法復(fù)制出量子力學(xué)所預(yù)測到的所有結(jié)果，特別是波姆版EPR實(shí)驗(yàn)中的量子糾纏。完備的量子論和定域隱變量理論之間不可調(diào)和的矛盾，通過貝爾不等式清楚地呈現(xiàn)出來。阿萊恩·阿斯派克特明白了一個(gè)關(guān)鍵問題。他知道，量子力學(xué)自成立以來一直是非常有力的科學(xué)預(yù)測工具，幾乎所向無敵。因此他認(rèn)為，上面提到的那種矛盾，是與貝爾定理及隨之產(chǎn)生的貝爾不等式所固有的，可以反其道而用之，駁倒所有的定域隱變量理論。所以，阿斯派克特動手設(shè)計(jì)他自己的實(shí)驗(yàn)之時(shí)，心里相信量子論會勝利，定域性將被推翻:約翰·克勞瑟?jiǎng)t恰恰相反，他在實(shí)驗(yàn)前打賭量子論會輸，而定域性會贏。阿斯派克特心想，假如他所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可以成功，非定域性將作為量子世界中一種真實(shí)的現(xiàn)象而被接受，量子論不完備的觀點(diǎn)也會被徹底擊敗。但是，我們應(yīng)當(dāng)注意到，無論克勞瑟和阿斯派克特事前希望各自的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果，他們所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都沒有摻雜任何人為的偏好，完全是讓自然規(guī)律來說話。阿斯派克特心里很清楚，貝爾定理雖然在六十年代中葉面世時(shí)幾乎沒有引起注意，但它已經(jīng)成為探索盤子論基本原理的重要工具。并且他知道加利福尼亞的克勞瑟做的實(shí)驗(yàn)，以及波士頓的西摩尼和霍恩的參與。他也知道尚有好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)尚未得出結(jié)論。阿斯派克特日后在博士學(xué)位論文以及隨之發(fā)表的論文中說，他當(dāng)時(shí)已經(jīng)意識到以前的那些實(shí)驗(yàn)裝置是不好用的。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的任何缺陷都也許破壞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致貝爾不等式和盤子論預(yù)測之間的矛盾元法充足地展現(xiàn)出來。物理學(xué)家們所要尋找的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在先前的實(shí)驗(yàn)中很難產(chǎn)生，由于量子糾纏本身就是一種難以人工生成、難以維持、難以有效測盤的狀態(tài)。要得到一種違反貝爾不等式，支持盤子論預(yù)測的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須非常謹(jǐn)慎。阿斯派克特的目的是發(fā)明一種高級的實(shí)驗(yàn)裝置，他希望自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可以盡也許地重現(xiàn)波姆版的EPR實(shí)驗(yàn)，并且可以測量出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的相關(guān)性，以證明盤子力學(xué)預(yù)測的結(jié)果是違反貝爾不等式的。阿斯派克特開始工作了。他親手制作每一件設(shè)備，工作地點(diǎn)是在巴黎大學(xué)光學(xué)研究中心的地下室里，他可以使用那里的實(shí)驗(yàn)場地和儀器。他制作了專用的相關(guān)光子發(fā)生器，還親自安排鏡子、檢偏鏡、探測器的擺放角度。阿斯派克特仔細(xì)地考慮過EPR假想實(shí)驗(yàn)。波姆版的EPR實(shí)驗(yàn)中，待研究的現(xiàn)象比較簡樸，貝爾定理也是合用的:兩個(gè)粒子的自旋或者偏振是相關(guān)的。而愛因斯坦版EPR實(shí)驗(yàn)中，用動量和位置兩個(gè)可觀測量的構(gòu)想就復(fù)雜了許多，由于這兩個(gè)量是連續(xù)統(tǒng)一體，不能直接使用貝爾定理。阿斯派克特思考了很久.終于得出結(jié)論:檢查EPR問題的最佳方案就是使用光子，這一點(diǎn)跟此前做過的最成功的實(shí)驗(yàn)→樣。早先克勞瑟和弗里德曼，尚有波士頓的西摩尼、霍恩以及霍爾特都想到了在實(shí)驗(yàn)中使用光子，測量相關(guān)光子對的偏振方向。阿斯派克特知道，美國在1972年至1976年間已進(jìn)行過多次同類實(shí)驗(yàn)。最近的一次實(shí)驗(yàn)是由弗萊和湯普森完畢的，他們用激光來激發(fā)原子，得出的結(jié)論是支持量子力學(xué)的。阿斯派克特決定做一個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)，其中包具有三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。