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正如古典科學(xué)內(nèi)部浮現(xiàn)“時(shí)間之矢”一樣，古典科學(xué)內(nèi)部也出現(xiàn)了“整體論”因素。這特別表現(xiàn)在量子力學(xué)中。量子力學(xué)在最微觀的領(lǐng)域鞏固了整體論的基礎(chǔ)地位。

以尼爾斯·玻爾為首的哥本哈根學(xué)派，整合了以物質(zhì)的波動(dòng)圖像為基礎(chǔ)的波動(dòng)力學(xué)和以物質(zhì)的粒子圖像為基礎(chǔ)的矩陣力學(xué)，提出了波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋（玻恩）、測不準(zhǔn)原理（海森堡）和互補(bǔ)原理（玻爾），形成了對(duì)量子力學(xué)的系統(tǒng)解釋。由于哥本哈根學(xué)派在量子力學(xué)創(chuàng)造過程中發(fā)揮了巨大的作用和影響，他們的解釋通常被稱為正統(tǒng)解釋。

正統(tǒng)解釋所給出的世界圖景的突出特點(diǎn)之一是，在微觀領(lǐng)域引入了概率隨機(jī)性。特點(diǎn)之二則是，突顯了量子現(xiàn)象的整體性以及伴隨而來的主客體分界的模糊性。由于量子力學(xué)直接建立在實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果之上，而實(shí)驗(yàn)觀測又依賴于測量儀器以及測量程序的選擇和安排，并不只是一個(gè)獨(dú)立不依的客體世界的不走樣的反映，因此，量子力學(xué)所提供的世界圖景原則上無法排除觀察主體的作用。它所展示的是一幅主體和客體相互交融、相互作用的圖景，“在存在的這出偉大戲劇中，我們既是觀眾又是演員”。

正統(tǒng)解釋極大地動(dòng)搖了古典科學(xué)的傳統(tǒng)概念框架和思想方法，引起了許多爭論。其中最有影響的是愛因斯坦與玻爾之間就量子力學(xué)是否完備所發(fā)生的爭論。愛因斯坦本來也是量子論的創(chuàng)始人之一，但他對(duì)量子理論后來的發(fā)展以及哥本哈根的解釋不滿。對(duì)于正統(tǒng)解釋所給出的量子世界圖景的兩大突出特征——概率隨機(jī)性、量子整體性，愛因斯坦都持異議。愛因斯坦堅(jiān)決認(rèn)定，科學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)隱藏在自然界背后的確定性的規(guī)律。上帝不是賭徒，不會(huì)擲骰子。因此，只給出了統(tǒng)計(jì)規(guī)律的量子力學(xué)，肯定是不完備的。玻爾與愛因斯坦所進(jìn)行的爭論，被科學(xué)史家稱為“物理學(xué)史上的偉大科學(xué)論戰(zhàn)之一，也許只有18世紀(jì)初的牛頓-萊布尼茨論戰(zhàn)才能與之比擬”。

1927年，在布魯塞爾索爾維研究所召開的第五次索爾維會(huì)議（由比利時(shí)化工實(shí)業(yè)家索爾維資助，自1911年以來每3年舉行一次）上，愛因斯坦與玻爾發(fā)生了激動(dòng)人心的爭論。愛因斯坦想出了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，試圖證明所謂的量子力學(xué)不確定性關(guān)系（測不準(zhǔn)原理）是可以被打破的。理想實(shí)驗(yàn)是這樣的：通過屏幕上一條狹縫的電子（或光子），再通過有著兩條狹縫的第二個(gè)屏幕，最后落在一個(gè)照相底片上。由于電子（或光子）在量子領(lǐng)域的波動(dòng)性質(zhì)，傳向第二個(gè)屏幕的電子將作為波列離開這個(gè)屏幕，并互相干涉，在照相底片上形成干涉圖樣即明暗條紋。自然，這個(gè)條紋是由電子打在底片上形成的點(diǎn)造成的，這體現(xiàn)了電子的粒子性；這些條紋是按照波動(dòng)的規(guī)律分布的，這體現(xiàn)了電子的波動(dòng)性。以上這些說法是愛因斯坦和玻爾兩人都同意的?，F(xiàn)在，愛因斯坦的設(shè)想是，調(diào)整第一個(gè)屏幕的狹縫使其足夠小，以至只有一個(gè)電子打向第二個(gè)屏幕。這個(gè)電子作為一個(gè)粒子，或是通過上縫，或是通過下縫。它在通過上（下）縫時(shí)會(huì)對(duì)屏幕有一個(gè)輕微向上（下）的反沖。通過測量電子傳給屏幕的這一動(dòng)量，再加上對(duì)底片上衍射圖樣的分析，我們知道了該電子通過狹縫時(shí)的動(dòng)量情況。而同時(shí)，通過測量電子傳給屏幕的動(dòng)量是向上還是向下，我們還可以知道電子究竟是通過上縫還是下縫——這樣電子的位置也清楚了。愛因斯坦認(rèn)為，這樣就可以打破海森堡的不確定關(guān)系。

會(huì)議期間的一次早飯后，愛因斯坦把這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)交給了玻爾。當(dāng)天傍晚，玻爾就準(zhǔn)備好了答案。玻爾說，考慮到第二個(gè)屏幕的量子性質(zhì)，同時(shí)測定它的動(dòng)量和位置是不可能的。我們的精度要達(dá)到能夠測量出電子是通過上邊還是下邊的狹縫，狹縫的位置就存在一個(gè)相應(yīng)的不確定量，而這一不確定量足以使底片上的衍射圖樣面目全非。

看起來量子力學(xué)在邏輯上是無矛盾的，愛因斯坦沒有話說，只好把爭論的話題引向哲學(xué)層面。他無奈地說：“你們真的相信全能的上帝只會(huì)擲骰子嗎？”據(jù)說玻爾風(fēng)趣地回答說：“指導(dǎo)上帝如何管理世界那可不是咱們的任務(wù)?！睍r(shí)間到了1930年，下一次索爾維會(huì)議召開了。愛因斯坦又帶來了一個(gè)新的理想實(shí)驗(yàn)，向玻爾們挑戰(zhàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)封閉的箱子，一個(gè)面上裝有一個(gè)快門?？扉T由一個(gè)定時(shí)裝置控制，定時(shí)裝置的時(shí)鐘與盒外的時(shí)鐘已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)。箱子里面有一定的輻射，快門打開時(shí)就會(huì)有一個(gè)光子放出去，一秒鐘之后打在離箱子30萬千米處的照相底片上。箱子掛在彈簧秤上，可以稱出因光子的跑出所減少的重量。這個(gè)箱子后來常被稱為愛因斯坦光子箱。愛因斯坦說，按照你們的測不準(zhǔn)關(guān)系，能量和時(shí)間不可能同時(shí)測準(zhǔn)，但在我這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)中，跑出一個(gè)光子的時(shí)間以及這個(gè)光子的能量（通過質(zhì)能關(guān)系由質(zhì)量的減少來測定）是可以同時(shí)精確測定的。

這個(gè)新的理想實(shí)驗(yàn)更加精致，而且用上了愛因斯坦本人的相對(duì)論。據(jù)說玻爾思考了很長的時(shí)間，為此度過了一個(gè)不眠之夜，但最終他還是給出了答案。這個(gè)答案非常巧妙，它以其人之道還治其人之身，即用愛因斯坦的相對(duì)論來駁斥愛因斯坦的這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)。玻爾說，回答這個(gè)問題的關(guān)鍵在于這個(gè)盒子是處在（地球）引力場中，因?yàn)橹挥性谝鲋?，才有可能根?jù)彈簧秤的變化（重力的變化）測出質(zhì)量的變化。按照相對(duì)論，處在引力場中的時(shí)鐘，其走時(shí)依賴它在引力場中所處的位置。當(dāng)從快門飛出一個(gè)光子時(shí)，盒子在引力場中的位置發(fā)生了變化，因而影響了盒子內(nèi)時(shí)鐘（相對(duì)于外部時(shí)鐘）的準(zhǔn)確性。在這里，飛出多少光子的測定與時(shí)間的測定不可能同時(shí)準(zhǔn)確。

愛因斯坦又一次不得不表示同意，開始相信玻爾在邏輯上是自洽的。不過，他懷疑量子力學(xué)是否是完備的。邏輯一致性與完備性不是一回事。從前愛因斯坦一直想證明量子力學(xué)在邏輯上是不一致的，但他承認(rèn)失敗了。1935年，愛因斯坦與波多爾斯基、羅森合作發(fā)表了《能認(rèn)為量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的嗎？》，提出了以他們姓氏的第一個(gè)字母合稱的EPR論證，表明量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述是不完備的。論證由四部分組成：

第一，定義完備性。所謂一個(gè)物理理論的完備性指的是，它的必要條件是：物理實(shí)在的每一要素在物理理論中都有其對(duì)應(yīng)物（完備性判據(jù)）。所謂物理實(shí)在指的是，它的充分條件是：如果在物理系統(tǒng)未受任何干擾的情況下，我們能夠確切地預(yù)言一個(gè)物理量的值，那么對(duì)應(yīng)于這個(gè)物理量存在著物理實(shí)在的一個(gè)要素（實(shí)在性判據(jù)）。

第二，描述量子力學(xué)的一般特征。對(duì)量子力學(xué)而言，兩個(gè)由不可對(duì)易算符代表的物理量（比如位置和動(dòng)量、能量和時(shí)間等）中，對(duì)其中一個(gè)的精確知識(shí)將排除對(duì)另一個(gè)的精確知識(shí)。如果這兩個(gè)物理量都對(duì)應(yīng)著一個(gè)物理實(shí)在，那么，基于波函數(shù)描述的量子力學(xué)是不完備的。否則，這兩個(gè)物理量不可能同時(shí)是實(shí)在的。這是一個(gè)非此即彼的推理：或者量子力學(xué)是不完備的，或者這兩個(gè)物理量不可能同時(shí)實(shí)在。

第三，對(duì)一個(gè)特例的應(yīng)用?？紤]一個(gè)由A、B兩個(gè)粒子組成的系統(tǒng)，這兩個(gè)粒子開始相互作用一段時(shí)間，此后各奔東西，不相往來。按照量子力學(xué)，在它們分開后，只需對(duì)其中的A粒子進(jìn)行測量，比如動(dòng)量，就能準(zhǔn)確測算出B粒子的動(dòng)量，而無須對(duì)之做任何干擾。或者測量A粒子的位置，就能準(zhǔn)確測算出B粒子的位置。很顯然，前一種情況下的動(dòng)量和后一種情況下的位置，都應(yīng)被視為實(shí)在的要素。

第四，由第一和第三可以得出結(jié)論：動(dòng)量和位置可以同時(shí)被視為實(shí)在的，因此，量子力學(xué)是不完備的。

EPR論證的要害在于利用了A、B兩個(gè)粒子不再相互作用這一事實(shí)。由于它們不再相互作用，EPR就認(rèn)為，對(duì)A的任何測量不會(huì)影響到B粒子的實(shí)在性，也就是說，B粒子的實(shí)在性并不取決于對(duì)A的測量。不論你對(duì)A測量其動(dòng)量，還是測量其位置，相應(yīng)算得的B粒子的動(dòng)量或位置的實(shí)在性都不應(yīng)該受到影響。因此，要確認(rèn)B粒子的位置或動(dòng)量的實(shí)在性，既不要求對(duì)A同時(shí)測量位置和動(dòng)量，也不要求前后測量或者只測量其中的一個(gè)——根本就沒有關(guān)系。這一“無關(guān)性”概念雖然EPR沒有明白地說出來，但卻在論證過程中起著關(guān)鍵的作用，后人稱之為“定域性假設(shè)”。通俗地說，定域性假設(shè)就是指任何兩個(gè)物體不存在神秘的遠(yuǎn)距關(guān)聯(lián)。

玻爾反駁說，EPR提出的實(shí)在性判據(jù)中“物理系統(tǒng)未受任何干擾”這樣的說法是含糊不清的，是測量A的動(dòng)量還是測量A的位置，這對(duì)A+B系統(tǒng)是決定性的，而B的動(dòng)量或位置被計(jì)算出來，依據(jù)的正是A+B系統(tǒng)的波函數(shù)。玻爾強(qiáng)調(diào)說，經(jīng)典力學(xué)物理客體與測量裝置之間的相互作用，原則上可以排除或者被補(bǔ)償，但在量子力學(xué)中，這種相互作用成了量子現(xiàn)象不可分割的部分。玻爾說：“對(duì)于量子力學(xué)形式體系的任何明確應(yīng)用來說，這種實(shí)驗(yàn)裝置的確定是不可缺少的。”測量條件應(yīng)該被看成是整個(gè)量子現(xiàn)象的一個(gè)不可分割的部分。

玻爾對(duì)EPR的反駁揭示了量子現(xiàn)象的整體論特征。兩個(gè)粒子即使相隔遙遠(yuǎn)，用光速也不可能發(fā)生相互作用，但從量子力學(xué)的意義上，它們?nèi)耘f可以有密切的、有決定意義的聯(lián)系。這種超距作用顯然違反相對(duì)論精神，是愛因斯坦所不能同意的。由于量子現(xiàn)象被認(rèn)為是物理世界最基本和最普遍的現(xiàn)象，這種整體關(guān)聯(lián)將滲透到世界的每一角落。即使宇宙的起點(diǎn)與現(xiàn)在也存在著某種量子關(guān)聯(lián)。物理學(xué)家惠勒就曾經(jīng)構(gòu)想出了這樣的可能性，即我們今日所做的某些事情改變著在宇宙的開端處發(fā)生的物理事件，因此，我們的宇宙是一個(gè)我們參與著的宇宙。這乍看起來不免有點(diǎn)荒謬。哥本哈根學(xué)派的狄拉克也承認(rèn)量子力學(xué)面臨著“定域性破壞”的困難，感到喪失了明確的物理概念。有的物理學(xué)家在EPR論證的激勵(lì)下，試圖尋找一個(gè)“定域性”的隱變量理論，即把量子力學(xué)作為唯象理論從隱變量理論中推導(dǎo)出來，而這一隱變量理論保持完好的定域性。

然而，半個(gè)多世紀(jì)過去了，并沒有一個(gè)更好的理論出現(xiàn)，以解釋量子力學(xué)已經(jīng)解釋了的那些現(xiàn)象。這一事實(shí)似乎提醒人們，量子力學(xué)的確是完備的。1965年，貝爾提出，任何定域性的隱變量理論都不能重復(fù)給出量子力學(xué)的全部統(tǒng)計(jì)性預(yù)言。這個(gè)論斷被稱為貝爾定理。他導(dǎo)出了一個(gè)自旋關(guān)聯(lián)的不等式，即著名的貝爾不等式。把這個(gè)不等式的預(yù)言與量子力學(xué)的預(yù)言進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)定域性隱變量理論給出的自旋相關(guān)變量，不總是等于量子力學(xué)給出的相關(guān)度。貝爾不等式比量子力學(xué)弱。之后的多次實(shí)驗(yàn)均表明貝爾不等式被打破，貝爾定理在某種程度上被證明了。1979年，美國加州大學(xué)伯克利洛倫茲實(shí)驗(yàn)室的斯塔普進(jìn)一步把貝爾的發(fā)現(xiàn)發(fā)展成為廣義貝爾定理：沒有任何定域性理論能夠重復(fù)給出量子力學(xué)的全部統(tǒng)計(jì)性預(yù)言內(nèi)容。

量子力學(xué)的定域性破壞顯示了量子力學(xué)與相對(duì)論的某種沖突。這兩大理論的整合有待時(shí)日。但貝爾定理日益得到證實(shí)，向人們展現(xiàn)了奇妙的量子關(guān)聯(lián)的實(shí)在性。這種關(guān)聯(lián)表現(xiàn)在人與自然之間、主體與客體之間，也表現(xiàn)在宇宙的過去與現(xiàn)在之間。量子領(lǐng)域的整體論特征，是從古典科學(xué)自身中生長出來的新的思想，它在某種意義上給諸多新興的整體論科學(xué)以極大的鼓舞。