還有幾個小時，諾貝爾物理學獎就要公布了。在此我來做一個小小的預言。我認為今年的諾貝爾獎會頒發給Aspect、Clauser和Zeikinger，因為他們對於貝爾不等式驗證的貢獻——這項成果真的很重要。他們的工作向愛因斯坦宣告——對不起愛因斯坦先生，在量子力學方面，您真的錯了！
愛因斯坦雖然提出了「光量子」的概念，打響了量子力學革命的發令槍；但是他並不支持玻爾所創立的哥本哈根學派關於量子力學的詮釋，所以他一直在尋找哥本哈根學派理論的漏洞。在哥本哈根學派的量子力學詮釋中，有一個叫做不確定性關係的奇怪的東西。根據不確定關係，一個微觀粒子的位置和動量無法同時準確確定。如果該粒子的動量確定得準確，則位置完全無法確定；而如果位置能準確確定，則動量完全無法確定。這一次，愛因斯坦對不確定性關係進行了攻擊。
不確定性關係
在那篇題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完全的嗎？》的論文中，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森（分別是E、P、R）三人設計了著名的EPR思想實驗——正是這個思想實驗，為我們打開了量子通信的大門：
愛因斯坦的EPR論文
比如現在有A/B兩個相互作用的粒子，在它們分開後分別向兩個方向移動。由於不受外力，所以這兩個粒子動量守恆。當這兩個粒子足夠遠時，此時我可以精確測量A粒子的動量 pA，而由於動量守恆所以 pB=-pA；而此時愛因斯坦假設由於這兩個粒子足夠遠，所以對於A的測量並不會干擾到B（定域論），那麼如果同時我們精確測量到了B粒子的位置 xB，那麼我們就同時精確得到了B粒子的位置和動量，也就違反了不確定性關係。在這裡，愛因斯坦做了定域論的假設，也就是認為當A/B粒子相隔無限遠時，對一個粒子的觀測不會對於另一個粒子的狀態有任何的影響。
這個問題引起了玻爾的極大重視，他放下了幾乎一切工作來思考這個問題。在5個月後，在同一個雜誌上，玻爾發表了回應，甚至也用了完全相同的標題以針鋒相對——《能認為量子力學對物理實在的描述是完全的嗎？》。
玻爾的反駁論文
總的來說，玻爾從三個方面對於EPR佯謬進行了反駁。
1. 重申了「物理真實」的含義，即只有觀測到的才可以說是物理真實的；
2. 說明了觀測一定會對體系的其他變量造成影響（如果兩個變量是不對易的）；
3. 說明了哪怕兩個粒子相距無限遠，對於其中一個粒子的觀測也會影響另一個粒子的狀態——也就是定域論不成立。
對於玻爾的解釋，尤其是第3點，愛因斯坦是不滿意的。直覺告訴我們，兩個粒子都已經無限遠了，對於其中一個粒子的測量還會影響另一個？這難不成是超距作用？但是直到愛因斯坦去世，都沒人能找到驗證到底定域論是否成立的證明方法，所以也無法論證到底孰是孰非。
科學家約翰·貝爾是同意愛因斯坦的觀點的。在他的積極思考下，他提出了貝爾不等式，可以利用實驗對這個問題進行驗證，從而論證到底是愛因斯坦對還是玻爾對。他的初衷是希望證明愛因斯坦是對的。結果萬萬沒想到，經過Aspect、Clauser和Zeikinger等人的實驗發現，這個不等式恰恰證明了愛因斯坦是錯的，玻爾才是對的。但是可惜的是，約翰·貝爾已經去世而無法獲得諾貝爾獎。
一開始還有不少愛因斯坦的支持者們繼續嘴硬——他們想盡辦法企圖找到各種可能的漏洞。終於在2016年的大貝爾實驗（the Big Bell Test）中，所有的這些可能的漏洞都被堵上了——玻爾的想法雖然不符合我們的直覺，但是是對的。在大貝爾實驗中，全球召集到了超過10萬玩家來玩遊戲——說不定有一些本文的讀者就參與了。
那麼這麼一個證明有什麼重大意義呢？一方面這對於量子力學的理論基礎有着重大的意義。另一方面大家可能聽說過我國的潘建偉院士在量子通訊領域接連取得開創性成果。相比於傳統的通訊方式，量子通訊無法被監聽，信息無法被盜取，是真正安全的通訊方式。而正是因為玻爾是對的，量子通信才能夠成為可能。
潘建偉院士關於量子通訊的論文發表於《科學》雜誌上
量子糾纏
