【愛因斯坦為什麼不喜歡量子力學那套理論？】
愛因斯坦是20世紀最偉大的物理學家，他的相對論震古爍今，更進一步揭示了宇宙的奧秘。但是，愛因斯坦卻對量子物理學這個他也參與創立的理論，卻一直感到很不滿意。
他甚至為此說過：“上帝不擲骰子。”
那愛因斯坦為什麼會這樣說呢？
首先我們得先知道量子力學在說什麼。
量子力學是描述微觀粒子如電子、光子等的行為的理論，這其中有一些非常奇妙和反常識的現象，如疊加態、不確定性、糾纏等。這些現象表明，微觀粒子的狀態和行為不能用經典物理的確定性和因果性來解釋，而只能用概率和統計來描述。例如，我們不能同時準確地知道一個電子的位置和動量，而只能知道它們的可能範圍。這就是著名的不確定性原理。
愛因斯坦對這種不確定性，感到很不舒服，他認為這種理論是不完備的，肯定存在一些我們未能發現的隱變量，決定了微觀粒子的真實狀態。
他認為，如果我們能夠知道所有的隱變量，我們就能夠用一個完全確定性的理論來預測微觀粒子的行為。而上帝肯定不會用概率來安排宇宙的運行，而會有一個明確的規則。
然而，愛因斯坦的想法並沒有得到實驗的支持。後來的物理學家如玻爾、海森堡、薛定諤等都接受了量子力學的概率性，並且為此發展了各種詮釋來解釋量子現象。其中最著名的是哥本哈根詮釋，這種詮釋認為，微觀粒子沒有固定的狀態，而是處於多種可能性的疊加之中，只有當我們進行觀測時，它才會塌縮到一個確定的狀態。這就是所謂的“觀測塌縮”或“波函數塌縮”。
愛因斯坦和玻爾等人為此就量子力學展開過多次辯論，但最終沒有達成一致。愛因斯坦試圖用各種思想實驗來證明量子物理存在矛盾或不合理之處，但玻爾等人都能用量子力學給出合理的回答。
其中，最著名的思想實驗之一是愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論，它描述的是兩個糾纏在一起的粒子，即使它們相隔很遠，也能夠彼此影響對方的狀態。愛因斯坦認為這種現象違反了相對論中光速不變原則和局域性原則，即信息不能超過光速傳播。
他認為這說明量子物理是不完備或錯誤的。
然而，在20世紀60年代以後，人們通過實驗驗證了量子糾纏的存在，並且貝爾不等式也證明，不存在任何一種隱變量理論能夠同時滿足量子物理的預測和局域性原則。這就意味着，愛因斯坦的想法是錯誤的，量子物理是完備和正確的，而且它確實允許一種超越經典物理的非局域性的現象存在。
愛因斯坦在1955年去世，沒有看到這些實驗的結果，他也一直沒有改變他對量子力學的看法。他一直堅持尋找一個更完美的理論來統一所有的物理現象，包括相對論和量子力學。這個理論被稱為“ 統一場論 ”，但是至今沒有人能夠找到一個令人滿意的方案。
或許，大天才愛因斯坦的統一場論追求，是一種不可能的夢想。但也許，他只是比我們看得更遠，只是再無心力去揭開宇宙更深的秘密。想象一下，你和一個朋友相隔千里，玩一場猜拳遊戲。無論你出什麼，你的朋友總是瞬間知道並能出對手。這聽起來像是科幻小說，但這正是量子糾纏的神奇之處。
量子糾纏是量子力學中的一個基本現象，指的是兩個或多個粒子在彼此分離很遠的情況下，仍然保持一種特殊的關聯狀態。換句話說，無論這些粒子之間相距多遠，其中一個粒子的狀態變化會立即影響到另一個粒子。這種超距作用，被愛因斯坦形容為“鬼魅般的超距作用”，因為它似乎違反了經典物理學中信息不能以超光速傳播的原則。
要理解量子糾纏，我們可以從一個簡單的例子開始：假設有兩個粒子A和B，它們通過某種方式糾纏在一起。如果我們測量粒子A的某個屬性，比如自旋方向，那麼粒子B的自旋方向會立即以相反的方式確定下來，即使它們相隔數光年。這個現象讓人聯想到科幻中的“瞬間傳輸”，但與其不同的是，這種作用並不涉及信息的傳遞，而是粒子狀態之間的直接關聯。
量子糾纏展示了量子力學的奇特性，也引發了許多物理學家對其背後機制的探索和爭論。愛因斯坦認為這種現象說明了量子力學的不完備性，他提出了隱變量理論，試圖用尚未發現的“隱變量”來解釋這些超距作用。然而，後來的實驗和研究表明，量子糾纏確實存在，並且這種現象無法通過任何經典物理理論解釋。
愛因斯坦，這位在物理學史上具有里程碑意義的科學家，對量子力學的部分解釋持有深刻的懷疑態度。儘管他為量子力學的發展做出了重要貢獻，但他始終認為量子力學的現有理論並不完備。在他看來，量子力學雖然在預測實驗結果方面非常成功，但它並沒有揭示事物的本質真相。愛因斯坦最著名的質疑之一就是“上帝不擲骰子”，他拒絕接受量子力學中固有的不確定性和隨機性。
愛因斯坦認為，物理學應該是確定性的，每一個事件都應有一個明確的原因和結果。這種思想直接與量子力學中的概率解釋發生衝突。量子力學認為，粒子的狀態只有在被觀測時才會確定下來，在此之前，它們處於一種疊加狀態，即存在多個可能的狀態。愛因斯坦對此深感不滿，他堅信應該存在某種隱藏的變量，這些變量決定了粒子的真實狀態，只是目前我們還未能發現它們。
1935年，愛因斯坦與波多爾斯基和羅森合作，提出了著名的EPR佯謬（EPR Paradox），試圖證明量子力學的不完備性。他們設計了一個思想實驗，試圖展示在量子糾纏的情況下，量子力學的描述是有問題的。
EPR佯謬的核心思想是，如果量子力學是完備的，那麼兩個糾纏粒子在被分離之後，測量其中一個粒子的狀態應該能夠立即確定另一個粒子的狀態。這與經典物理學的局域實在論（local realism）發生了衝突。局域實在論認為，一個粒子的狀態由它的局部條件決定，不受遠處粒子的影響。EPR佯謬指出，如果量子力學是正確的，那麼在某些情況下，一個粒子的狀態可以被另一個遠處的粒子瞬間影響，這顯然違反了相對論中的信息不能超光速傳播的原則。
隱變量理論（Hidden Variables Theory）是愛因斯坦試圖通過引入未被觀測到的變量，來解釋量子力學中不確定性和概率現象的一種理論。這種理論假設，量子系統在任何時候都有確定的狀態，這些狀態由隱藏的變量決定。這意味着，粒子的行為是完全確定的，只是由於我們無法觀測到這些隱藏的變量，才導致了量子力學的概率解釋。
隱變量理論的一個重要特點是，它試圖恢復經典物理學的確定性和因果關係。愛因斯坦希望通過隱變量理論，能夠找到一種解釋量子現象的方法，使其符合經典物理學的原則。他堅信，隱藏在量子現象背後的真實機制應該是確定性的，而不是量子力學所描述的那種隨機性和不確定性。
然而，隱變量理論在科學界並沒有得到廣泛的支持。儘管它試圖解決量子力學中的一些基本問題，但缺乏實驗證據的支持。而量子力學在實驗中不斷取得的成功，使得大多數科學家更加傾向於接受量子力學的解釋，而不是隱變量理論。
在愛因斯坦提出EPR佯謬之後，量子力學和隱變量理論之間的爭論持續了幾十年。然而，真正使這場爭論得以實驗檢驗的是約翰·貝爾（John Bell）在1964年提出的貝爾定理。貝爾定理為我們提供了一種具體的方法來區分量子力學的非局域性和隱變量理論的局域性。
貝爾定理的核心是貝爾不等式（Bell's Inequality），它是一組數學不等式，用來描述在局域實在論框架下，測量結果之間的關聯性。貝爾定理表明，如果隱變量理論是正確的，那麼這些測量結果必須滿足貝爾不等式。然而，量子力學的預測在某些情況下會違反這些不等式。這意味着，通過實驗測量，我們可以驗證量子力學的預測是否與隱變量理論相衝突。
貝爾定理的重要性在於它提供了一個可以通過實驗檢驗量子力學與隱變量理論的具體方法。貝爾不等式的違反將直接表明量子力學的非局域性是正確的，而隱變量理論則無法解釋這些實驗結果。這一突破性的理論為實驗物理學家提供了一個明確的方向，可以設計實驗來檢驗量子力學的基本預言。
貝爾定理不僅僅是理論上的突破，它還具有深遠的哲學意義。它挑戰了經典物理學的根本假設，即局部實在性。這種挑戰迫使科學家重新審視自然界的基本規律，接受量子力學中的非局域性現象。這種非局域性表明，粒子的狀態可以通過某種方式相互關聯，即使它們之間的距離遠遠超出了經典物理學所能解釋的範圍。
貝爾定理的提出激發了科學界的巨大興趣，許多實驗物理學家開始設計和進行實驗，試圖驗證量子力學的預測。其中最著名的實驗之一是由阿蘭·阿斯派克特（Alain Aspect）及其同事在1982年進行的.
Aspect實驗通過測量糾纏光子的偏振狀態，檢驗了貝爾定理的預測，直接挑戰了隱變量理論。實驗結果表明，量子力學的非局域性是確實存在的，而隱變量理論無法解釋這些結果。
在Aspect的實驗中，光子對被生成並送往兩個相距較遠的探測器，研究人員分別測量它們的偏振狀態。按照貝爾定理，如果隱變量理論是正確的，那麼這些測量結果的關聯性應滿足貝爾不等式。然而，實驗數據清晰地顯示，這些關聯性違反了貝爾不等式，支持了量子力學的預測。這一結果證明了量子糾纏的存在，並顯示量子力學的描述比隱變量理論更加完備。
阿斯派克特的實驗只是眾多驗證貝爾定理的實驗之一。之後，科學家們在不同的實驗條件下反覆進行了類似的實驗，進一步驗證了量子力學的非局域性。例如，1998年，科學家們在更嚴格的實驗條件下，利用自由空間中的糾纏光子對，進行了長距離的貝爾實驗，再次確認了量子力學的預測。
Aspect實驗及其後的眾多實驗不僅證明了量子糾纏的存在，更展示了量子力學的非局域性。實驗結果表明，量子力學中的粒子可以通過一種我們尚未完全理解的方式瞬間相互影響，即使它們之間相距遙遠。這種現象徹底顛覆了經典物理學的局域實在論，揭示了自然界中深層次的關聯機制。
Aspect實驗等一系列實驗結果的還一個重要結論是，隱變量理論被實驗證明是不可行的。貝爾不等式的違反直接否定了隱變量理論的基本假設，即存在確定的局域隱變量來解釋量子現象。這些實驗結果表明，量子力學中的非局域性和疊加態是自然界的真實特性，而不是由於我們觀測手段的不足所導致的假象。
隱變量理論的失敗使得科學家們更加深入地接受量子力學的基本原理。儘管這種非局域性和概率解釋在直覺上難以理解，但它們在實際實驗中的成功驗證，確立了量子力學作為描述微觀世界的最準確理論地位。
量子力學的非局域性引發了許多關於自然界基本規律的思考。非局域性意味着粒子的狀態並不是獨立存在的，而是通過一種超越空間距離的方式相互關聯。這種現象挑戰了經典物理學的許多基本假設，如信息不能超光速傳播等。
儘管量子糾纏的非局域性已經通過實驗得到了驗證，但其背後的機制仍然是科學界研究的熱點。一些理論物理學家提出，量子糾纏可能與時空結構的某種深層次關聯有關，而這些關聯目前尚未被完全理解。量子信息理論的發展也為研究量子糾纏提供了新的視角，通過量子計算和量子通信等領域的應用，量子糾纏的實際意義和潛力逐漸顯現。
然而，儘管愛因斯坦為量子力學的發展做出了重要貢獻，他對該理論的一些基本概念持有深刻的懷疑。愛因斯坦無法接受量子力學中的不確定性和概率解釋，他認為物理學應該是確定性的，每一個事件都應有一個明確的原因和結果。這種思想與量子力學的基本原理髮生了衝突。量子力學認為，粒子的狀態只有在被觀測時才會確定下來，在此之前，它們處於一種疊加狀態，存在多個可能的狀態。
愛因斯坦的局限主要體現在他對自然界的理解過於依賴經典物理學的框架。他堅信，量子現象背後應該存在某種隱藏的變量，這些變量決定了粒子的真實狀態，而不是量子力學所描述的概率分布。儘管隱變量理論提供了一種解釋量子現象的思路，但它無法通過實驗驗證，最終也未能得到科學界的廣泛支持。
愛因斯坦對量子糾纏的質疑集中體現在他提出的EPR佯謬上。他認為，量子糾纏現象說明了量子力學的不完備性，提出應該存在隱藏變量來解釋這種“超距作用”。然而，隨着貝爾定理的提出和Aspect實驗的驗證，隱變量理論被實驗證明是不可行的，量子力學的非局域性得到了驗證。
儘管愛因斯坦對量子力學的質疑在其生前未能被廣泛接受，現代物理學界對他的貢獻和質疑仍然抱有深刻的尊敬和重視。愛因斯坦提出的許多問題和思想實驗，如EPR佯謬，為量子力學的研究提供了重要的思路和方向。貝爾定理的提出和隨後的實驗驗證，就是基於對EPR佯謬的深入研究。現代物理學不僅驗證了量子力學的非局域性，還推動了對量子信息理論和量子計算的探索。
科學的發展是不斷進步和修正的過程，愛因斯坦的質疑雖然在某些方面未被實驗支持，但他的思考方式和提出的問題為科學發展提供了寶貴的啟示。正是這種科學精神，推動着物理學不斷前進，揭示了量子力學中的非局域性和疊加態等奇異現象。
現代物理學界認為，愛因斯坦對量子力學的質疑並不是完全錯誤的。事實上，他對自然界的深刻思考和對現有理論的挑戰，激發了科學家們對量子力學的進一步研究和探索。儘管實驗結果最終支持了量子力學的預言，愛因斯坦的質疑促使科學家們不斷完善和驗證現有理論，從而推動了科學的進步。
量子力學和經典物理學雖然在許多方面存在差異，但它們並不是完全對立的。在宏觀世界中，經典物理學仍然是描述自然現象的有效工具，而在微觀世界中，量子力學提供了更加準確的描述。未來的科學研究將致力於探索這兩種理論的統一，建立一個能夠解釋所有自然現象的綜合理論。
弦理論和圈量子引力等理論物理學的新發展，正是試圖將量子力學與廣義相對論統一起來，解釋宇宙的基本結構和起源。這些理論雖然目前還在發展和驗證中，但它們為我們理解自然界提供了新的思路和方向。未來，隨着實驗技術的進步和理論研究的深化，我們有望揭示自然界的更多奧秘，實現量子力學和經典物理學的真正融合。
量子力學的發展不僅是科學技術的進步，也是人類思維方式的變革。量子力學告訴我們，世界並非總是按我們直覺所理解的方式運行，微觀世界中的現象可能完全超出我們的日常經驗。這種對自然規律的新認識，促使我們重新思考關於確定性、因果關係和現實本質的哲學問題。
