作為20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一，愛(ài)因斯坦生前的一言一行都備受關(guān)注，其對(duì)新量子力學(xué)的質(zhì)疑曾引起學(xué)界爭(zhēng)論。

上個(gè)世紀(jì)，和相對(duì)論并重的另一大理論就是隔壁班的量子力學(xué)。

量子力學(xué)的建立以1900年普朗克提出的能量量子化為標(biāo)志。1905年，愛(ài)因斯坦在能量量子化的概念基礎(chǔ)上提出來(lái)光量子假說(shuō)，大力推動(dòng)了量子力學(xué)的發(fā)展。

普朗克和愛(ài)因斯坦可以算作是量子力學(xué)的第一代耕耘者。他們也被視為舊量子理論的創(chuàng)始人。之后量子力學(xué)的話語(yǔ)權(quán)落到以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派手中。 除此之外，對(duì)微觀世界的解釋還有多宇宙詮釋理論。哥本哈根學(xué)派和多宇宙詮釋理論一并被稱為新量子理論。當(dāng)然，哥本哈根學(xué)派的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)碾壓了后者。文中所說(shuō)的新量子論特指哥本哈根學(xué)派。

青年時(shí)期的愛(ài)因斯坦

開(kāi)始正文之前，我必須強(qiáng)調(diào)，愛(ài)因斯坦對(duì)新量子論的質(zhì)疑在目前看來(lái)是錯(cuò)誤的，但也不得不承認(rèn)他的質(zhì)疑也推動(dòng)了新量子論的發(fā)展。

文中資料參考了愛(ài)因斯坦文集以及官方記載的本人談話資料。筆者只是從愛(ài)因斯坦的角度談?wù)劻孔恿W(xué)發(fā)展的曲折歷程，并非為愛(ài)因斯坦翻案。

在1905年，愛(ài)因斯坦提出來(lái)了光量子概念，第一次用量子概念解釋了光電效應(yīng)。物理學(xué)家興奮不已，不得不感嘆新理論第一次嶄露頭角就如此鋒利，解決了人類數(shù)千年來(lái)對(duì)光本質(zhì)的困擾。

雖然這個(gè)時(shí)候(1905年)人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了電子，但對(duì)原子內(nèi)部的認(rèn)知還停留在湯姆森的西瓜模型中(又譯葡萄干蛋糕，棗糕模型等等)。

西瓜模型

人們?cè)谀菚r(shí)已經(jīng)知道原子中有帶正電和帶負(fù)電的粒子。還知道原子整體呈現(xiàn)出電中性，于是推斷出：原子內(nèi)的正負(fù)電荷一定剛剛好地抵消掉了。自然而然就會(huì)聯(lián)想到原子內(nèi)部的正電和負(fù)電均勻鑲嵌在原子中，就像西瓜籽鑲嵌在果肉中一樣。這就湯姆遜原子模型。

直到1909年，盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子中有個(gè)很大的核，這個(gè)核帶正電，并且集中了原子總質(zhì)量的99%以上，原子核外面是電子，并且很空曠?；趯?shí)驗(yàn)，盧瑟福提出來(lái)原子的行星模型。認(rèn)為電子繞原子核作圓周運(yùn)動(dòng)，就像行星繞恒星一樣。

行星模型

與此同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)行星模型具有重大缺陷，因?yàn)槔@核作圓周運(yùn)動(dòng)的電子勢(shì)必有加速度，并會(huì)釋放能量，導(dǎo)致軌道越來(lái)越低，直至落到原子核內(nèi)。這樣的話，原子核外就沒(méi)有電子了，那為什么我們還能繼續(xù)觀察到電子呢？這就是行星模型的致命之處。

其實(shí)不管是湯姆遜還是盧瑟福，都在用經(jīng)典物理的思維解釋原子模型。這在一點(diǎn)上，愛(ài)因斯坦是喜聞樂(lè)見(jiàn)的。直到玻爾開(kāi)始用量子的概念對(duì)原子模型解釋后，情況才變得愈發(fā)激烈起來(lái)。

玻爾認(rèn)為，核外電子的軌道應(yīng)該分成不同能級(jí)，電子輻射了能量會(huì)同時(shí)降到低能級(jí)上，吸收了能量會(huì)跳到高能級(jí)上。

這種解釋讓電子的運(yùn)動(dòng)第一次變得詭異起來(lái)。人類不理解，電子是如何變軌的？也不清楚電子為什么沒(méi)有固定軌道。

隨著量子力學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)對(duì)于單個(gè)電子，就無(wú)法同時(shí)測(cè)量出它的速度和位置，而不得已用波數(shù)和振幅描述電子的軌道。

在1926年，海森堡和愛(ài)因斯坦的談話中，海森堡給愛(ài)因斯坦解釋到，我們沒(méi)有辦法測(cè)量電子的可觀察量，我們不能得到電子運(yùn)動(dòng)的十分準(zhǔn)確的位置和速度信息。但是我們可以用概率描述電子的運(yùn)動(dòng)，盡管這樣很粗糙，但也是科學(xué)的，畢竟經(jīng)典物理學(xué)中也常會(huì)用波數(shù)和振幅表達(dá)某一物理量。

海森堡

愛(ài)因斯坦反駁到，這樣做只是一個(gè)理論的過(guò)渡時(shí)期而已。因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有能力了解電子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。

就好比我們并不是不能精確預(yù)測(cè)天氣，而是沒(méi)有能力記錄每個(gè)空氣分子的運(yùn)動(dòng)以及它們之間的相互作用。如果可以做到這些，那我們就能精確預(yù)測(cè)天氣。霧霾顆粒做布朗運(yùn)動(dòng)，不是說(shuō)自然世界就沒(méi)有規(guī)律可言，而是我們不了解每個(gè)霧霾顆粒之間撞擊力度和方向而已，才不得已用布朗運(yùn)動(dòng)描述它們。

在1927年第五次索爾維會(huì)議上，愛(ài)因斯坦同樣表達(dá)了相似觀點(diǎn)。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，現(xiàn)在用電子云描述電子的軌道并不是電子真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。

哥本哈根學(xué)派總是用概率粗略的描述一群電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而不能準(zhǔn)確地描述單個(gè)電子真實(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這只能說(shuō)明量子力學(xué)是不完備的，真正完備的量子力學(xué)肯定可以描述單個(gè)電子精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

信奉物理實(shí)在論的愛(ài)因斯坦，的確不會(huì)相信哥本哈根學(xué)派對(duì)電子運(yùn)動(dòng)如此詭異的解釋。

玻爾

而玻爾回懟愛(ài)因斯坦：不要驚訝，電子只能用概率波描述，這不是因?yàn)槲覀儧](méi)有能力，而是自然世界本該如此。

愛(ài)因斯坦肯定惱火不已，在他看來(lái)，自然世界的現(xiàn)象是實(shí)在的，精確的。用概率描述自然現(xiàn)象只是人在研究微觀粒子的過(guò)程中采用的一種不得已的手段，這種手段可以是概率統(tǒng)計(jì)，但背后對(duì)應(yīng)的自然現(xiàn)象絕不會(huì)是撲朔迷離的概率波。

在1919年，愛(ài)因斯坦曾寫(xiě)信給玻恩說(shuō)到：我們應(yīng)該對(duì)新量子論的成功感到羞愧。因?yàn)樗麄兊撵`感來(lái)自耶穌會(huì)的座右銘“不可讓你的左手知道你的右手所做的事”。如果真是新量子論描述的那樣，那么自然世界就變得沒(méi)有確定性了。我是不相信我們無(wú)法精確預(yù)測(cè)電子的運(yùn)動(dòng)，就證明它具有自由意志。

電子云

1926年，同樣是在給玻恩的信中，愛(ài)因斯坦明確表示：“我無(wú)論如何都深信上帝不是在擲骰子”。

1924年，愛(ài)因斯坦給貝索的信中說(shuō)到：我認(rèn)為我在量子力學(xué)堅(jiān)持的觀點(diǎn)是對(duì)的。暗指他們(指玻爾等人)誤入了歧途。

在1949年給貝索的信中。愛(ài)因斯坦說(shuō)到，他并不是反感量子力學(xué)用概率統(tǒng)計(jì)的方式定量分析微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。而是反感他們居然把這種不確定的概率當(dāng)成自然世界應(yīng)有的本質(zhì)。

當(dāng)然，愛(ài)因斯坦也并不閑著

在對(duì)量子糾纏的問(wèn)題上，愛(ài)因斯坦提出來(lái)這樣一個(gè)假設(shè)：觀察糾纏粒子的其中一個(gè)，并同時(shí)知道另一個(gè)粒子的信息并不是什么鬼魅的超距作用。就好像隨機(jī)往兩個(gè)盒子內(nèi)放入一雙手套，把一個(gè)盒子放在房間內(nèi)，另一個(gè)盒子拿到南極。要是我打開(kāi)房間里的盒子發(fā)現(xiàn)為左手套，也同時(shí)知道遠(yuǎn)在南極的盒子為右手套，這是邏輯推理。

愛(ài)因斯坦深信，量子糾纏是由于糾纏粒子分開(kāi)的那一刻已經(jīng)決定了一切，就好像左右手套一樣。新量子力學(xué)對(duì)量子糾纏的解釋很詭異，只能說(shuō)明他們的理論不完善，并沒(méi)有完全搞懂量子糾纏內(nèi)部的作用機(jī)制而已，或許導(dǎo)致量子糾纏的出現(xiàn)是某種未知作用在作祟。

在愛(ài)因斯坦眼里，量子力學(xué)的不完備才導(dǎo)致了譬如概率波，疊加態(tài)，量子糾纏等稀奇古怪的解釋。

量子糾纏

1935年，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)聯(lián)合羅森等人提出來(lái)“EPR佯謬”，用于質(zhì)疑量子力學(xué)的不完備性。愛(ài)因斯坦認(rèn)為量子糾纏不能超光速，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不因人的觀察行為而改變。

不能超光速就意味著：在某一區(qū)域，不能存在超光速行為，這叫定域論。觀察結(jié)果不因人而異叫實(shí)在論。在經(jīng)典物理學(xué)中，正確的理論預(yù)測(cè)的結(jié)果總是一樣的，不管你在哪里做實(shí)驗(yàn)都是一樣的，除非實(shí)驗(yàn)有問(wèn)題。這就是實(shí)在論。愛(ài)因斯坦堅(jiān)持的思想就是定域論和實(shí)在論，簡(jiǎn)稱定域?qū)嵲谡?/strong>。

愛(ài)因斯坦

1964年，貝爾提出來(lái)貝爾不等式給愛(ài)因斯坦和新量子論做裁判

答案顯而易見(jiàn)，愛(ài)因斯坦錯(cuò)了。但貝爾實(shí)驗(yàn)一直飽受有漏洞的詬病。直到2016年開(kāi)始，科學(xué)家利用超過(guò)10萬(wàn)人的自由意志做了升級(jí)版大貝爾實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果于北京時(shí)間2018年5月10日公布了，其結(jié)果強(qiáng)有力地證明了愛(ài)因斯坦的定域?qū)嵳撌清e(cuò)的， 量子力學(xué)理論是對(duì)的！經(jīng)歷了100年，我們終于可以為新量子力學(xué)洗白了！

但是還有人不甘心，畢竟這10萬(wàn)人都在地球上，只有排除了任何光速以下的“隱變量”，才能證明量子糾纏的確是“魔鬼般的超距作用”。

科學(xué)家接下來(lái)計(jì)劃在月球上做貝爾實(shí)驗(yàn)。到時(shí)候全民又有機(jī)會(huì)參與這樣偉大的實(shí)驗(yàn)了。