2022年諾貝爾物理學(xué)獎已經(jīng)揭曉，三位量子力學(xué)領(lǐng)域的物理學(xué)家獲獎。
三位物理學(xué)家通過實驗證明了貝爾不等式不成立。這是對量子糾纏理論的肯定，同時也宣告愛因斯坦的“隱形變量”理論錯誤。
然而，很多自媒體的作者并沒有正確理解此次諾獎的成果，給出了一些誤導(dǎo)性、甚至是錯誤的解讀。比較常見的錯誤解讀有兩大類。
1、本屆物理諾獎證明愛因斯坦《相對論》中光速是宇宙極限速度的假設(shè)被推翻，宇宙中存在超越光速傳播的速度。由此可以證明愛因斯坦錯了。
2、量子糾纏理論帶來了哲學(xué)革命，推翻了因果律。量子力學(xué)史上的雙縫干涉實驗證實了意識決定物質(zhì)世界，我們所看到的世界由理念決定。
顯然，以上錯誤解讀都是因為不了解量子力學(xué)導(dǎo)致，接下來我逐一解釋。
先說第一個錯誤，量子糾纏證明愛因斯坦的“光速是宇宙第一速度”的假設(shè)錯了嗎？不是。
解釋這個問題之前，先普及一下量子力學(xué)的基礎(chǔ)概念。
高中教育階段的物理學(xué)講過構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子是原子，但原子不是最小微粒，原子內(nèi)還有質(zhì)子、中子、電子三種更小的微粒。那么這三種微粒是最小粒子嗎？
也不是。迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小粒子有10種，分為三大類，一類是費米子、一類是玻色子、還有一類是是希格斯粒子。
這些最小粒子在微觀世界中不停地自旋，物理學(xué)家們通過一個統(tǒng)計學(xué)方程波函數(shù)來描述最小粒子的自旋狀態(tài)。
如果粒子的自旋狀態(tài)是整數(shù)(0、1，-1，2，-2...)，那這種粒子就是玻色子。典型的玻色子有光子，膠子。光子是實現(xiàn)光傳播的微粒，膠子是實現(xiàn)強相互作用的微粒。
如果粒子的自旋狀態(tài)是半整數(shù)(1/2，-1/2，3/2，-3/2...)，那這種粒子就是費米子。典型的費米子有夸克、電子。夸克構(gòu)成質(zhì)子、中子，電子是原子內(nèi)的基本粒子。
介紹完粒子的自旋狀態(tài)，接下來介紹量子糾纏。
微觀世界的粒子會衰變成兩個粒子，衰變后的粒子向兩個相反方向飛去。一個自旋為0的玻色子，衰變?yōu)閮蓚€自旋為半整數(shù)的費米子。根據(jù)動量守恒定律，這兩個衰變后的粒子自旋總動量也應(yīng)該為0。如果衰變后其中一個費米子自旋為1/2，那另一個衰變的費米子自旋就是(-1/2)。
可見這兩個粒子之間的狀態(tài)具有相關(guān)性，這就是量子糾纏。
量子糾纏只代表粒子間的相關(guān)性，和相互作用、信息傳播無關(guān)。
如果將衰變后的兩個粒子分隔超遠的距離，比如一個粒子被密封后由宇航員帶到月球上，另一個粒子留在地球上。在宇航員打開密封箱之前，他所攜帶粒子的自旋狀態(tài)有50%概率為1/2，50%概率為(-1/2)。當(dāng)宇航員在月球上打開密封箱那一刻，觀測到粒子的自旋為1/2，那么地球上的那個粒子自旋就一定是(-1/2)。反之如果打開密封箱那一刻，觀測到粒子的自旋為(-1/2)，那么地球上的那個粒子自旋就一定是1/2。
愛因斯坦對量子糾纏現(xiàn)象產(chǎn)生了困惑。他認為量子力學(xué)存在缺陷，于是他和波多爾斯基、羅森共同提出了EPR佯謬。
愛因斯坦提出了定域性、存在性兩個哲學(xué)假定：
1、粒子的測量結(jié)果與（客觀）測量過程無關(guān)（存在性）；
2、粒子的屬性不由外界距離而改變，只能由低于光速傳播的相互作用而改變（定域性）。
根據(jù)愛因斯坦的假定，必然存在某個隱形變量決定量子糾纏狀態(tài)。在愛因斯坦假定的基礎(chǔ)上，英國物理學(xué)家斯圖爾特-貝爾推導(dǎo)出一個著名的數(shù)學(xué)不等式：貝爾不等式。
如果貝爾不等式成立，則證明愛因斯坦隱形變量理論成立。反之，如果貝爾不等式不成立，則證明隱形變量理論不成立。
本屆諾貝爾物理學(xué)獎的三位得主，分別設(shè)計了不同實驗，證明了貝爾不等式不成立，由此徹底推翻了隱形變量假說。
科學(xué)是一個不斷證偽的過程，證明一個猜想或假說不成立也是科學(xué)的巨大進步，因此諾貝爾物理學(xué)獎被授予三位科學(xué)家，可謂實至名歸。
顯然，本屆諾獎的成果僅證明了一個假說不成立，絕對沒有打破《相對論》極限光速傳播的假設(shè)，而且也不能證明兩個相隔遙遠的粒子之間存在相互作用。至今還沒有為量子糾纏提出完備的理論解釋，所以解決愛因斯坦的困惑還有很長的一段路要走。
在這里簡單分享一位量子力學(xué)大咖薛定諤關(guān)于量子糾纏的猜想。
薛定諤認為量子糾纏存在的原因是存在一個平行空間。受限于科技水平，現(xiàn)階段還無法探測、或者證實高維度空間存在。如果存在三維以上的平行空間，那么在發(fā)生糾纏的兩個粒子之間，或許能通過這個平行空間完成信息傳播與相互作用，從而呈現(xiàn)給我們?nèi)S空間內(nèi)量子糾纏粒子的確定性。
薛定諤的猜想還沒被證實，但對于量子糾纏的科學(xué)探索永遠不會停止?？梢钥隙ǖ氖?，《相對論》至今為止完全正確。
所有的科學(xué)進步都是從質(zhì)疑開始，哪怕愛因斯坦這樣的權(quán)威，他的定域性哲學(xué)假定也必須接受質(zhì)疑，而且已經(jīng)被證偽。
同理愛因斯坦提出的存在性哲學(xué)假定：粒子的客觀測量結(jié)果與測量過程無關(guān)。是不是也該被質(zhì)疑？
這就引出了第二個要批判的觀點，雙縫干涉實驗是否能證實意識決定物質(zhì)世界，即我們所看到的世界由理念決定？
我們進入歷史上著名的雙縫干涉實驗。
將光束照射入兩條狹縫，光會在遠端的探測屏上顯示出干涉圖樣，光束被展開。如果狹縫越狹窄，則展開角度越大。這就是雙縫導(dǎo)致干涉的實驗證據(jù)。
但是，如果使用探測器來探測經(jīng)過狹縫的光子，則原本的干涉圖樣會消失不見。一旦撤走探測器，干涉圖樣又會重現(xiàn)于探測屏，這種因為觀察而導(dǎo)致物理現(xiàn)象消失的情況就是著名的觀察者效應(yīng)。
雙縫干涉實驗的觀察者效應(yīng)，直觀上似乎證明觀測、測量改變了粒子狀態(tài)，推翻了愛因斯坦的存在性假設(shè)，這也成為哲學(xué)革命結(jié)論的證據(jù)。看似人的觀測行為，影響了物質(zhì)世界的存在性，所以意識是第一性的，人類所看到的世界由意識決定。
是這樣嗎？不是。
因為微觀世界的觀測行為不是完全被動的客觀行為，而是改變客觀世界的主動行為。在探測器放入實驗環(huán)境那一刻，粒子世界的環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了改變。
我們之前說過，光子是迄今發(fā)現(xiàn)的最小的一種玻色子。探測器觀測是一個成像的過程，這個過程需要探測器發(fā)射出光子，遇到被觀測對象后反射，在探測設(shè)備上留下陰影而形成圖像。整個成像過程需要探測器發(fā)出的光子主動參與，這導(dǎo)致測量器發(fā)出的光子與被觀測光束的光子之間產(chǎn)生了干擾，以至于實驗光束的光子根本無法到達探測屏，所以就出現(xiàn)了觀察者效應(yīng)。
其實類似問題在宏觀世界也會遇到。用一個卡尺測量一個物體的長度，卡鉗一定會刮蹭掉這個物體表面的一些原子，那么被測量物體的長度就會受到測量的微小影響，只不過這個影響超出了卡尺的可感知范圍，我們忽略不計而已。
然而，量子世界則完全不同，我們測量的對象是這個世界上最小的微粒，而測量儀器的最小精度不比被測量粒子更小，甚至比它還大，那么測量必然主動改變粒子狀態(tài)。
所以，微觀世界沒有客觀測量過程，愛因斯坦的存在性假說沒有被證偽，觀察者效應(yīng)無法證明意識決定物質(zhì)。
愛因斯坦晚年接受了量子世界與宏觀世界的不同。由于《相對論》的研究方法論以確定性為基礎(chǔ)，所以愛因斯坦認為上帝不擲篩子。但是一系列的實驗證明微觀世界的不確定性，所以愛因斯坦在其著作《相對論》中有過這樣一個哲學(xué)總結(jié)：
微觀世界的物理現(xiàn)象本質(zhì)是統(tǒng)計學(xué)問題，宏觀世界的物理現(xiàn)象本質(zhì)是幾何學(xué)問題。
的確，量子力學(xué)中描述粒子的所有函數(shù)都是統(tǒng)計學(xué)表達式。相對論中關(guān)于場作用力的描述都歸結(jié)為幾何學(xué)定理，比如光在超大天體附近彎曲是因為天體周圍的空間發(fā)生了彎曲。
其實，愛因斯坦對這個世界的總結(jié)與柏拉圖的哲學(xué)思想遙相呼應(yīng)。柏拉圖在《邁帝歐篇》中用幾何學(xué)解釋世界，而愛因斯坦也是用數(shù)學(xué)解釋世界，是柏拉圖哲學(xué)思想的延伸。
我認可笛卡爾唯心主義的“我思故我在”，但我也認可笛卡爾和大衛(wèi)休謨的懷疑論。而所有懷疑的基礎(chǔ)是基于理性思考、客觀性，迄今為止，量子糾纏還局限在科學(xué)與數(shù)學(xué)能解釋的范疇內(nèi)，遠沒有達到顛覆哲學(xué)認識論的程度。
最后，希望能破除已有認知，大膽質(zhì)疑和假設(shè)，小心求證，捍衛(wèi)真理。
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