今天詳細講講他們爭論的到底是什麼。

上篇文章提到：波恩的機率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補原理共同構成了量子論“哥本哈根解釋”的核心，前兩者摧毀了經典世界的嚴格因果性，互補原理和不確定性原理搗毀了世界的絕對客觀性。

以愛因斯坦為代表的經典學派無法接受物理世界沒有嚴格的因果性和客觀性，他們認為哥本哈根理論“不一定是錯誤的，但一定是不完備的”，有必要找出問題在哪兒，用一個更好的理論替代它，把物理學拉回到正常的可理解的狀態中來。

那麼經典學派和哥本哈根學派關於因果性和客觀性的爭論，具體體現在哪些方面？我舉兩個相對容易講明白的例子。

01 不確定性原理

海森堡指出：粒子的動量（如果對動量不瞭解，可以把它理解成速度）與位置無法同時準確測量，動量測量得越精確，位置的測量誤差就會越大，反過來，位置測量得越精確，動量的測量誤差就會越大，兩者誤差的乘積必定大於h/4π（h是普朗克常數，數值非常小，為6.626×10^-34焦耳秒）。所有成對的物理量，比如能量與時間，都存在這種情況。這就是不確定性原理，最初被譯為測不準原理，由海森堡在1927年提出。

直覺告訴經典學派：誤差是測量手段不足造成的，隨著測量水平的提高，誤差會越來越小，最終一定能突破測不準原理所說的極限。

但海森堡說：“不可能，這個極限是理論造成的，無論怎樣改進測量方法和提升測量手段，都不可能突破”。

關於測量方法上的爭論，短時無法判定對錯，姑且認為測不準原理是對的。

經典學派接著說：“雖然測不準，但實際上粒子每時每刻是有確定的動量和位置的（即：客觀性，也稱實在性），只是無法同時精確測量而已”。

但海森堡說：“不是的，在測量前，粒子沒有確定的動量和位置”（因此“測不準原理”後來改譯為“不確定性原理”，因為新名字更能表達這條原理的普適性，減少誤解）。

經典學派：“‘在測量前，電子沒有確定的動量和位置’？這句話是什麼意思”？

海森堡：“對於具體的電子，我也不知道是什麼意思，大概...也許...可能...是多種狀態疊加在一起的意思吧”。

是不是很費解？我們對世界的理解是基於類比和推理的，比如：我們認為兩點之間直線最短，是因為我們能用尺子量，看哪條線所需刻度最少，能走路試試，看哪條線所需時間最短。但我們無法找到可以類比海森堡所說情形的事物，直覺和習慣告訴我們“動量和位置就在那裡”。

這是經典學派與哥本哈根學派關於量子世界客觀性的爭論。下面由此引申出對量子世界定域性的爭論。

02 EPR佯謬

1935年，愛因斯坦和波多爾斯基、羅森共同發表一篇論文，名為《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎》，提出一個思想實驗：兩個處於量子糾纏態的粒子，從原點出發分別向兩個相反方向飛去。當測得粒子1的座標為x0後，即可推斷粒子2的座標為-x0，測得粒子1的動量為p0，即可推斷粒子2的動量為-p0。這是量子糾纏態特性所決定的，已被實驗所證實（不過實驗用的不是動量和位置這種不方便測量的連續量，而是自旋、偏振方向等離散量），經典學派和哥本哈根學派對於這一點不存在爭議，爭議在於對它的解釋。

愛因斯坦認為：兩個糾纏態的粒子從飛出的瞬間，已經“約定好”之後的行為，包括每時每刻的動量和位置。測量粒子1的動量或位置後，基於“粒子2與粒子1速度大小相等、方向相反”這一糾纏態特性，即可知道粒子2的動量或位置。而哥本哈根學派認為：在測量前，粒子沒有確定的動量和位置，只在測量的那一刻才被測量所確定，完成對粒子1測量的同時，基於“粒子2與粒子1速度大小相等、方向相反”這一糾纏態特性，即可推斷粒子2的動量或位置。

注意“被測量所確定”這一描述，論文正是抓住這一點，進一步提出：根據愛因斯坦的相對論，任何資訊傳播的速度不能超過光速（即：定域性），而這個實驗中，按照哥本哈根理論，當兩個粒子飛出很久，相隔足夠遠時，由於粒子1的動量或位置是被測量所確定的，那粒子2怎麼能夠在粒子1被測量的瞬間知道自己的動量或位置應該為何值呢？除非兩個粒子之間存在違反定域性的超距作用來互通訊息。哥本哈根理論要想不違反定域性，就必須拋棄不確定性，接受實在性，也就是無論測不測量，每時每刻粒子都有確定的動量和位置，這就是EPR佯謬。

玻爾寫了一篇同名論文進行反駁，發表在《物理評論》上。總結玻爾的回答，大致意思是：由於量子糾纏，整體系統的某種物理性質具有不可分性，並且這種不可分性與空間無關。在測量前，兩個互相糾纏的粒子無論相距多遠都必須是一個互相關聯的整體，連兩個獨立的粒子都是不存在的，更談不上單個粒子的客觀的物理狀態。正因為它們本是協調的一體，所以相互之間無需傳遞什麼訊號。

從玻爾的回答看，他在堅持否認實在性的同時，暗示了超距作用的存在，因為他說“不可分性與空間無關”。但需要注意，他並沒有否認定域性。相對論所要求的定域性限制的是經典資訊超光速傳輸，而玻爾認為這個實驗過程中並不存在經典資訊的傳輸，因為量子糾纏中的粒子“本是協調的一體，相互之間無需傳遞訊號”。但是什麼決定了跨空間的不可分性，不得而知。

關於資訊傳輸，有必要單獨寫一段：

經典資訊傳輸指的是訊息的傳遞或物質的傳送，一方要從另一方獲取原本不知道的訊息或原本沒有的物質，定域性限制的是這類傳送的速度。而玻爾認為糾纏的兩個粒子是一個整體，測量粒子1的速度或位置不是決定粒子2的速度或位置的原因，所有這些只不過是整體系統應有的狀態，兩個粒子間無需相互通訊。舉一個例子：有一對夫妻，丈夫常年不歸家，妻子一怒之下提出離婚。丈夫為了躲避離婚，逃到距離地球4.3光年的人馬座。法院缺席判決離婚。判決下達的那一刻，丈夫即由已婚狀態變為未婚，雖然他最快也得4.3年後才能得到法院做出判決的訊息，但不妨礙他已經成為單身漢的事實，他與前妻糾纏的狀態也至此結束。這裡，法院判決的訊息傳輸就是經典資訊傳輸，受到定域性限制，最快也得4.3年才能到達人馬座。而夫妻婚姻狀態的變化卻是超距的，瞬間可達雙方，但這沒有實際的訊息傳遞。劉慈欣的小說《三體》中，距離地球4光年的三體人在地球部署“智子”，利用量子糾纏實現對地球的實時監視，實際上是不可能做到的。

關於隱變數理論以後有時間再細說，我們回到爭論上來。EPR佯謬中兩人的解釋似乎無法分出對錯，因為兩人都認可最終的結果，只是對過程的解釋不同，可是誰也無法在這個過程中插入檢測點來做判斷。難道這次論戰將成為永遠無法判決的懸案嗎？

下一篇《愛因斯坦和玻爾的爭論最後誰贏了》再敘。