颠覆人类三观的现象：它们之间只能以超光速传播！

儿童或许在数学领域有所欠缺，但他们在掌握量子力学某些方面却展现出了令人惊讶的天赋。举例说明，婴儿对藏猫猫游戏乐此不疲，他们尚不懂得客体永久性的概念，一旦你把脸藏在手后，他们会认为你消失了，而当你移开手并露出脸，他们会误以为你从无中生有地出现。对他们而言，这样的现象充满乐趣（对于成年人来说，可能无聊透顶）。

然而随着孩子们成长，他们将明白，事物并不会无端地出现或消失。当他们学习物理时，对客体永久性的理解已经根植于心，以至于不需要再在基础物理课堂上反复讲解。那种认为在我们不注视时，宇宙依然如故的理念，是物理学中最为基本的先验假设之一。

确实，多数科学观点默认，不管我们是否看见，宇宙始终如一地存在。这种不依赖于观测者意识独立存在的宇宙观，在物理学中被称作实在论。

然而，量子力学之奇异，让一些科学家开始反思我们是否应当放弃上述基本假设，这也是量子力学发展初期最激烈的辩论之一的缘起。

一派，以尼尔斯-玻尔为代表，坚持认为在未进行观测时赋予宇宙以现实感是毫无意义的。因为在未进行测量时，量子系统仅表现为模糊的、包含所有可能属性的混合状态，我们称之为叠加态。在未观测时，描述这种叠加态的波函数，才是对现实的全面描述。我们所熟知的稳定的物质世界，只有在观测行为发生时才有意义。这种时隐时现的宇宙观是玻尔哥本哈根解释的核心所在。

另一派，以阿尔伯特-爱因斯坦为首，坚信现实是客观存在的，不因我们的观测而改变。他认为波函数以及整个量子力学理论都是不完备的，必然存在一种所谓的隐变量来反映更加实质的现实世界。

为了反驳玻尔的观点，爱因斯坦联合波尔多斯基和罗森提出了一个量子情景，在此情景中，若要摒弃实在论的假设，就不得不放弃另一个至关重要的观念：定域性。定域性意味着，宇宙中任何一个点只能与其临近的点产生作用，这是爱因斯坦相对论的基础，它表明因果关系的传递速度不会超过光速。

爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论，简称EPR悖论，提出了量子力学中最为神秘的概念之一：量子纠缠。当两个粒子短暂交互后，它们之间产生不可分割的联系，彼此影响。我们可以一直不进行测量，让粒子保持在不确定性状态。量子力学要求我们用单一的复合波函数来描述整个粒子对，这个波函数涵盖了每个粒子所有可能的状态。一旦形成纠缠，两个粒子无论相隔多远，都表现为一个整体。

根据哥本哈根解释，对纠缠粒子中的一个进行测量，会自动导致整个纠缠波函数塌缩，进而影响另一个粒子的测量结果。这种影响理论上可以在任何距离间瞬时发生，甚至逆时发生，这违背了定域性，甚至可能违背因果律。爱因斯坦等人认为这种观点过于荒谬，他们坚持宇宙的每个点都是真实存在的，是可以直接测量的量，其影响速度绝不能超过光速。

在当时，玻尔与爱因斯坦之间的争论听上去多少带有哲学色彩。直到1964年，爱尔兰物理学家约翰-斯图尔特-贝尔提出了一个实验，用以解决这一争端，他使用了纠缠的电子和正电子对。当从一个光子中同时产生时，这两个粒子的自旋方向总是相反。在测量前我们不知道任何粒子的具体自旋方向，只知道它们自旋方向相反，其波函数因此纠缠在一起。对其中一个粒子的测量结果会自动告诉我们另一个粒子的自旋方向，无论它们相隔多远。

在量子力学中，测量行为实际上会改变你所测量的对象。以量子自旋为例，测量的影响显得特别怪异。我们用转轴来定义自旋方向，这个转轴可以指向任意方向。为了测量自旋，我们需要选择一个方向放置测量仪器。我们总是发现被测的量子自旋与我们选择的方向对齐。如果选择垂直方向测量，那么自旋就是向上或向下；如果选择水平方向，那么就是向左或向右。测量迫使被测粒子的自旋与我们选择的方向对齐。

那么测量一个粒子的自旋是如何影响其纠缠伙伴的自旋呢？

答案将有助于解决玻尔与爱因斯坦之间的争论。第一种情况，如果爱因斯坦是正确的，每个粒子在所有时刻的自旋测量结果，在产生时就作为独立存在于其内部的隐变量，那么我们对其中一个粒子的操作不会影响到另一个粒子。当我们再次测量两个粒子的自旋，两者的结果有一定的关联性，因为它们曾经存在关联，但这种关联性与我们测量方向的选择无关（也就是说，两个粒子的自旋方向可能相反也可能相同）。

第二种情况，如果玻尔是正确的，在产生与被测量之间，电子和正电子仅以包含所有可能状态的波函数形式存在。这样的话，对一个粒子自旋的测量会使整个波函数塌缩为固定的具体值，两个粒子于是在我们所选的测量方向上显示出相反的自旋。这样的话，我们对前一个粒子测量的方向与随后测量另一个粒子的实际旋转方向会存在关联（也就是说，两者的自旋方向必然相反），这就是让爱因斯坦深感头疼的，仿佛超距作用的幽灵。

约翰·斯图尔特·贝尔提出一系列可测试的不等式，即著名的贝尔不等式，其目标是验证爱因斯坦的理论正确性，或者是量子力学需要局域隐藏变量的假定。

然而，一旦一个关于量子纠缠的实验否定了贝尔不等式，那么局域实在论也会随之被否定。实验操作难度很大，因为生成量子纠缠态已然不易，维持它更是困难重重，任何微小的干扰都可能破坏纠缠态。

到了20世纪80年代，法国物理学家阿兰·阿佩斯取得了突破，他没有使用电子自旋纠缠的粒子对，而是使用了光子偏振纠缠对，偏振代表了光子电磁场的方向，与电子自旋的原理相通。

阿佩斯发现，对一个光子进行偏振测量所选的方向，与该光子纠缠伙伴的偏振测量结果之间，呈现出了令人瞩目的关联性，直接违背了贝尔不等式。这个实验的巧妙设计甚至表明，纠缠光子之间的相互影响速度超过了光速。后续许多实验在更大的尺度上重复并确认了这一发现，科学家们在数公里的距离上也观察到了这种超远距的即时影响。

如今，我们确信贝尔不等式被违背，这也意味着波函数不存在局域隐藏变量。但它是否就证实了哥本哈根解释，并同时排除了实在论和局域性呢？我们是否真的生活在一个当我们转移视线便消逝于量子迷雾中的宇宙？

尽管纠缠实验似乎反驳了局域实在论，但这可能仅仅否定了局域性或实在性中的一项。贝尔本人就认为，对贝尔不等式的违背，实际上仅仅是否定了局域性，而实在性仍有其立足之地。

非局域性的存在，意味着纠缠粒子间存在瞬时关联，这听起来与爱因斯坦的相对论背道而驰。然而，非局域性和相对论实际上能够并存。

相对论坚持因果关系，即信息传递不能超过光速。而我们在所有这些量子纠缠实验中，并没有发现信息在粒子间超光速传递的情况。只有在测量之后，并且比较测量结果时，纠缠粒子之间的影响才变得明显，这似乎避免了信息超光速传递的悖论。

哥本哈根解释仍旧与所有的量子力学观察结果一致，玻尔所描述的宇宙或许正是我们所处的真实宇宙。但值得注意的是，如果放弃局域性，那么实在论和隐变量的理解方式也是合理的。例如，可以设想纠缠的粒子由爱因斯坦-罗森桥（虫洞）连接，虫洞允许超距作用的发生。甚至还有既不牺牲实在性也不放弃局域性的解释——多世界诠释，这也是许多量子物理爱好者所熟知的。