阿爾伯特·愛因斯坦是量子力學中不確定性的批評者，他有句名言：“上帝不玩骰子！”光子和電子的量子力學中的不確定性不同于物理學家所稱的經(jīng)典世界中的不確定性。這一切都與貝特曼的襪子這一奇特的案例有關。
尼爾斯·玻爾和阿爾伯特·愛因斯坦對量子力學的爭論是很激烈的。
一只襪子顏色的不確定性是經(jīng)典不確定性的一個例子。我們假設，根據(jù)貝葉斯模型，抽屜里有一只紅色的襪子和一只綠色的襪子，如果抽出一只襪子是綠色的，那么另一只就不是綠色的。因此，它減少了另一種顏色的不確定性。如果我們知道他抽屜里所有可能的襪子顏色，我們就能給出確切的概率。例如，如果有6只六種顏色的襪子，如果我們抽出一只綠色的襪子，那么下一次抽出紅色襪子的概率是1/5。
在我們看它之前，它是一個“隱藏變量”，它有一個我們還不知道的明確的值。所有經(jīng)典的不確定性都包含隱變量。有些我們永遠無法知道，因為它們無法測量，就像地球上每個空氣分子在同一時間的位置一樣。然而，地球上的每個空氣分子都有一個確定的位置，我們可以建立模型來做出這個假設，并告訴我們一些關于天氣的有用信息。
1934年，阿爾伯特·愛因斯坦厭倦了量子力學。尼爾斯·玻爾和維爾納·海森堡關于量子波函數(shù)不確定性原理等奇異概念的理論席卷了整個物理世界。就愛因斯坦而言，量子力學要成為宇宙的“完整”理論還有很長的路要走。
問題是量子力學是用數(shù)學表達的，不符合我們用來討論貝特曼的襪子的隱變量的概念。相反，它表明，在量子宇宙中，如果我們看到一只襪子是綠色的，另一只襪子不一定要有特定的顏色。根本沒有隱藏的變量，但是所有的可能性都是相互“疊加”的，這意味著它們都作為現(xiàn)實同時存在，直到其中一個被觀察到，然后所有其他的現(xiàn)實都消失了。這在當時被稱為波函數(shù)崩潰，但現(xiàn)在通常被稱為疊加損失或量子退相干。
更糟糕的是，這表明，對于量子態(tài)的貝特曼來說，如果我看到他的一只襪子在瑞士是綠色的，那可能會影響他的同事史密斯教授在加利福尼亞穿著的襪子的顏色，而兩者之間沒有任何聯(lián)系，增加了史密斯襪子不會變綠色的可能性。第二種觀點被稱為“幽靈般的遠距離作用”，它允許各種各樣的不確定性，即觀察是“相關的”，這意味著一種可能性取決于另一種可能性。就好像宇宙中的一切事物在被觀察到之前都是直接與其他事物聯(lián)系在一起的。
1935年，愛因斯坦與普林斯頓高等研究所的波多爾斯基和羅森合作發(fā)表了一篇論文，這篇論文因提出了愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論（EPR悖論）而在物理學家中聞名。在這篇文章中，科學家們建議做一個實驗，讓兩個粒子A和B相互作用，然后分離。然后你可以測量一個粒子并推斷出另一個粒子的狀態(tài)而不需要測量它。作者們并沒有就這實際上意味著什么達成一致，只是認為這是量子力學的問題。波多爾斯基認為它違反了海森堡的不確定原理，即你不能同時測量量子的位置和動量。尼爾斯·玻爾回應說，這是一個粗略的論點。愛因斯坦認為問題在于，取決于如何測量粒子A，粒子B的實際狀態(tài)會受到影響。愛因斯坦的理論要深刻得多，因為不僅測量A的方式會影響B(tài)的狀態(tài)，你測量B的方式也會影響B(tài)的狀態(tài)。
第一個問題，即如何度量A對B的影響，稱為非局部性，因為你對A在A點的測量導致了B點的變化。第二個問題違反了愛因斯坦所稱的“現(xiàn)實主義”，即粒子有明確的隱藏變量。如果你測量B的方式改變了你在B點的測量，那么B就不可能有一個隱藏狀態(tài)。相反，現(xiàn)實本身是對您進行度量的方式作出響應的。
經(jīng)典理論中，每個光子都有一定的位置和性質。
量子物理學隱含的客觀現(xiàn)實的缺乏冒犯了愛因斯坦根深蒂固的哲學。愛因斯坦提出了廣義相對論，這一理論解釋了引力，不僅是恒星和行星如何運動的理論，而且是對空間和時間的描述。在他的理論中，時間和空間沒有區(qū)別，因此，過去和未來就像建筑中的水泥一樣，是固定不變的。愛因斯坦是哲學家所說的永恒論者。他的哲學不允許任何形式的自由意志。作為交換，它承諾過去和未來總是“在某處”。庫爾特·馮內(nèi)古特基于這種永恒主義的視角寫了一部小說，名為《五號屠宰場》。在這部小說中，一個人在時間上變得“不受束縛”，在他的生命中穿梭，能夠見證其中的一切，但無法改變發(fā)生的任何事情。如果你是一個永恒論者，你相信人類只是現(xiàn)實的見證者，而不是真正的參與者，我們影響事件的能力是一種幻覺。
如果量子力學允許愛因斯坦所指責的那種“擲骰子”的上帝存在，那么這可能意味著未來并不是真的“存在”，而是在他擲骰子的時候才出現(xiàn)的。如果是這樣的話，那么愛因斯坦的水晶時空也就到此為止了。相反，宇宙將是隨機展開的，沒有預定的未來。
對于愛因斯坦來說，每一時刻，每一件事都像墻里的石頭一樣被小心翼翼地放置在時空里。
許多物理學家，如玻爾，并不接受愛因斯坦的觀點。事實上，他們更喜歡這樣的宇宙，在這個宇宙中，時間不僅僅是一個空間維度，一個宇宙實際上在變化和進化，即使它是隨機的。然而，物理學家也沒有完全接受量子不確定性的工作原理與經(jīng)典不確定性不同。上世紀50年代，大衛(wèi)玻姆創(chuàng)立了一個成功的理論，可以解釋一些帶有隱變量的量子幽靈現(xiàn)象，但他的理論只有在探測器彼此垂直放置的情況下才會奏效。
1964年，當約翰·貝爾考慮到玻姆沒有考慮得更普遍的情況時，愛因斯坦的宇宙最終崩潰了。他注意到，在量子測量中，你得到的概率與你預期的結果之間存在差異，如果它們像貝特曼的襪子一樣的話。他把它寫成了一個數(shù)學定理，實驗人員可以用它來確定量子力學是否真的像看起來那樣“令人毛骨悚然”。1981年，他發(fā)表了一篇名為《伯特曼的襪子和現(xiàn)實的本質》的論文來解釋他的定理。
街上的哲學家沒有上過量子力學的課程，對（愛因斯坦-波多爾斯基-羅森）的相關性相當不以為然。他可以舉出很多日常生活中類似的例子。人們經(jīng)常提到貝特曼的襪子。貝特曼博士喜歡穿兩只不同顏色的襪子。在某一天，他的襪子會是什么顏色是很難預測的。但是當你看到第一只襪子是粉紅色的，你就可以確定第二只襪子不是粉紅色的。對前者的觀察和對貝塔曼的了解，直接提供了關于后者的信息。品味是無法解釋的，但除此之外，這里沒有什么神秘可言。
約翰·貝爾發(fā)明的現(xiàn)在被稱為貝爾不等式或貝爾定理，它表明量子測量確實與經(jīng)典測量不同。實際上，除了在某些人為的情況下，沒有任何方法可以證明在測量粒子A之前，粒子B具有確定的狀態(tài)。
量子圖是將光子涂抹在一個概率場上。它們的所有屬性、位置、動量、自旋、極化等等在測量之前都沒有具體的值，而且，并且在測量它們時，如何測量會影響可能的結果。
從哲學上講，我認為量子的不確定性告訴我們，現(xiàn)實比它看起來要神秘得多。在宇宙中，所有的狀態(tài)都存在并且是預先確定的，很難為自由意志的概念辯護，這就是愛因斯坦不相信自由意志的原因。我們生活在一個觀察行為決定現(xiàn)實本身的宇宙中。雖然這并不能證明自由意志一定存在，但它確實為我們的選擇確實影響未來的可能性打開了大門。到目前為止，多虧了約翰·貝爾，自由意志遠離了阿爾伯特·愛因斯坦，但誰能說未來會怎樣呢？
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