第1章 爱因斯坦为何称其为“幽灵”

我对量子问题的思考可以说和对广义相对论的思考一样多。

——阿尔伯特·爱因斯坦

我无法真正相信（量子理论），因为……物理学表示的是一种时间和空间上的实在，容不得超距的幽灵行为。

——阿尔伯特·爱因斯坦

20世纪50年代的一个周末，我在普林斯顿大学访友时，朋友曾问他的女婿比尔·贝内特和我（布鲁斯）是否愿意和他的朋友阿尔伯特·爱因斯坦晚上小聚一下。这样，我们两个诚惶诚恐的物理系研究生不久便来到爱因斯坦家的客厅，他穿着拖鞋和运动衫来到楼下。我因为紧张，只记得茶点，却忘了谈话是如何开始的。

爱因斯坦很快就问起我们关于量子力学课的事情。他赞同我们的主讲老师选用戴维·玻姆的书作教材，他问我们是否喜欢玻姆对量子理论所暗示的奇异性质的处理。我们无法回答，因为课上老师让我们跳过教材的这一部分，将注意力集中在题为“量子理论的数学形式体系”一节。爱因斯坦坚持与我们探讨关于这一理论的真正含义，但他所关注的问题是我们不熟悉的。我们的量子物理课程侧重的是这一理论的运用而不是它的意义。爱因斯坦对我们对这个问题的反应感到失望，于是谈话便随之结束了。

很多年以后我才明白，爱因斯坦为什么这么关注量子理论的神秘影响。我不知道，早在1935年他便指出，这个理论需要以一地的观察能够在无须任何物理力的作用下瞬时影响到遥远之处所发生的事情为前提。他将这种实际上并不存在的性质讥讽为“幽灵作用”。这令量子理论的推动者们倍感诧异。

爱因斯坦还为下述理论陈述所困扰：如果你观察小的对象，譬如说某处的一个原子。结果却造成因为你的观察而使它跑到别处去了。这种效应对于大的物体是否适用呢？原则上，是的。作为嘲笑量子理论的例子，爱因斯坦曾半开玩笑地对一位物理学同行说，他是否相信月亮的存在只有在看到它时才算。根据爱因斯坦的理解，如果你认真对待量子理论，你就必须否认存在一个独立于观察的物理实在世界。这是一项非常严重的质疑，因为量子理论不只是许多物理学理论中的一种，而更是整个物理学的基本框架。

本书着重于量子理论中那些困扰爱因斯坦的神秘推断。这些推断大致出现于从他1905年最初建议的量子学说直到他去世后的半个世纪的时间里。在与爱因斯坦交谈的那个晚上之后，我几乎没有想过量子的古怪性质，即物理学家所称的“测量问题”。作为研究生，我曾对“波粒二象性”问题感到疑惑。它是这样一种疑难：如果你以这种方式来观察，你可以证明原子是一个物质聚集于一处的致密客体；但如果你用另一种方式来观察，你得到的结果完全是另一码事儿。你能确信原子不是一个致密物体，而是在广泛区域里传播的波。这一矛盾让我困惑，但我以为，如果花上几个小时来仔细思索，我能够想得通，就像我的老师那样。但作为一名研究生，我有更紧迫的事情要做。我的博士论文涉及大量的量子理论，但像大多数物理学家那样，我很少关心这一理论的深层含义，更没有意识到它远远超出了单纯的“波粒二象性”范围。

在做了10年的应用物理研究和科研管理之后，我转任加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）教师。在为文科学生开设物理课的同时，量子力学的奥秘吸引了我。而在意大利举行的为期一周的关于量子力学基础的会议则又将我带回到很久以前在普林斯顿那个毫无准备的与爱因斯坦交谈的夜晚。

当我（弗雷德）在麻省理工学院大学三年级上量子力学课时，我在笔记本里写下了薛定谔方程，我看着这个主宰宇宙中一切的方程而感到非常激动。后来我变得疑惑：量子力学断言，原子的自旋方向可以同时指向不止一个方向。我花了好些时间试图弄懂它，但最后还是放弃了。我猜想恐怕得学到更多的知识后才能理解它。

因此在进行博士论文选题时，我选了磁系统的量子分析作为攻读方向。我在运用量子理论时变得轻率，没有时间去思考那到底意味着什么。我忙于发表论文，拿到学位。在几个高科技公司干了一段时间后，我加入了加州大学圣克鲁斯分校的物理系。

我们两个人开始探索物理学与思辨哲学的边界，这使我们的物理学同事感到惊讶。我们以前的研究领域是相当传统的，甚至实用（有关我们在工业和学术研究方面的更多背景和联系信息，见本书网站www.quantumenigma.com）。