爱因斯坦有一个贯穿一生的信仰，他认为世界是理性的，凡事皆有因果，每一个现象的背后都有确定的原因，没有什么事情是无缘无故发生的。

但是量子力学踩碎了他的信仰。

在量子世界里，一个粒子可以同时处在多个位置，既在这里同时也在那里，这是叠加态；你无法同时知道一个粒子的位置和速度，这是不确定性；量子力学不会告诉你“未来会发生什么”，而是告诉你“每种结果发生的概率是多少”，自然界的底层运作方式从确定的因果，变成了统计的概率。

更让人难以接受的是： 测量本身会改变现实，你的测量方式影响了测量结果。

对爱因斯坦来说，这些都太荒谬了。 他拒绝接受一个靠概率运作的宇宙，所以说出了那句名言：上帝不掷骰子。

他坚信，量子的不确定性只是表象，一定存在某些隐变量决定了结果，这些隐变量是我们还没有找到的真理。

为了反驳量子力学，他和两位同事提出了著名的 EPR 佯谬，也就是用量子纠缠的逻辑悖论来抨击量子力学。

他假设有两个粒子A 和 B，它们在同一个地方生成后，立刻飞向两个相反的方向，如果量子纠缠成立的话，这两个粒子会形成一种纠缠关系，测量其中一个粒子的状态，就能瞬间知道另一个粒子的状态，无论它们的距离再遥远，这种瞬间的关联都是存在的。

爱因斯坦说，这绝对不可能，唯一的解释只能是它们在分开的时候，就已经确定好了结果。

就像一对手套，你把它们装进盒子里，然后分隔到很远的地方，只要你打开其中一个发现是左手套，就能立马知道另一个是右手套。因为它们在分开之前，答案就是确定的，打开盒子只是揭晓一个早已确定的答案。

但量子力学的描述不是这样的，它认为这两只手套在打开之前都是叠加态的，它们既是左手套同时又是右手套，只有在打开的那一刹那，才坍缩成某一个确定状态。

在 1964 年，有一个叫贝尔的科学家为了验证爱因斯坦的哲学是否是对的，他提出了著名的“贝尔不等式”，他认为可以用实验来证明量子纠缠中的“隐变量”是否存在。

那这个贝尔不等式，到底是什么东西呢？

你想象一下，现在你和你朋友被关在两个房间，没有办法通信，这时候有一个考官要问你们问题，看你们的答案是否一致。但是你们为了假装你们之间是有心灵感应的，所以在事先串通好了，商定了一套应对问题的策略。

但不管你们多么聪明，你们的应对策略是固定的，这些策略不可能应付所有的问题，迟早会露馅的，在这种情况下，你们的答案一定会出现不合拍的概率。

你想啊，如果你们两个真的有量子纠缠般的心灵感应，无论有多少问题，你们的答案一致的概率应该是 100%，压根不用事前商量，也不会露馅。

但如果你们的默契是假装的，是事先商量好的，那你们不可能做到 100% 同步。

所以，这个考官的问题设计非常关键，它的设计目的就是要让你们露馅。

比如我可以这么设计考题：

考官会每一轮随机问你们一个问题，问题只有两种类型。你这边会被问到A 类问题和A+ 类问题，而你朋友会被问到 B 类问题和 B+类问题。每次问完，你们都只能回答是或否。

那么考官一共可以组合出四组问法：

第一组：考官问你 A 类问题，问你朋友 B 类问题。

第二组：考官问你 A 类问题，问你朋友B+类问题。

第三组：考官问你A+ 类问题，问你朋友 B 类问题。

第四组：考官问你A+ 类问题，问你朋友 B+ 类问题。

要求是前三种问法，你们的答案必须相同，但最后一组答案必须要相反。

那如果你们事前商量好应对策略，比如，当你被问到 A 类问题时，你回答“是”，问到A+ 类问题时回答“是”，当你朋友被问到 B 类问题时，他回答“是”，被问到B+类问题时回答“否”。

你们会发现，按照这个策略，在第一、第三、第四组问题，你们都能答对，但在第二组问题时就会露馅。无论你们换任何答题的策略，同样会遇到自相矛盾的地方，你可以试一下，在这个测验中，你们合拍的概率最高不会超过 75%。

这就是贝尔不等式的逻辑，当你们合拍的概率小于等于 75% 时，就证明你们表现出来的默契只是串通好的。

但是，当你们合拍的概率大于75%时，那就证明你俩的关系是超越理性逻辑的，除非你们有心灵感应或者别的超出常人经验的关系，不然没办法让这个合拍的概率超越极限值。

用同样的逻辑，贝尔设计了验证量子纠缠的方法。

现在有两个电子，它们是由同一个原子产生的，就像两个双胞胎，为了保证总角动量守恒，它们的自旋方向必须相反：如果一个电子自旋朝上，另一个就必定朝下。这是它们之间的关联方式。

接下来，让它们彼此相隔到很远的地方，然后开始测量这些粒子的自旋。

测量的时候随机改变测量角度，用很多对纠缠的粒子，反复测量很多次以后，来观察这些粒子的关联度。

贝尔不等式给它们的关联度计算出了一个数值：

S=E(a,b)−E(a,b′)+E(a′,b)+E(a′,b′)

|S| ≤2

如果这些粒子的关联程度≤ 2 时，就证明爱因斯坦的隐变量理论正确，世界依然是确定性的。

但实验表明，它们的关联度可以达到 2.7，远远高于 2，贝尔不等式被证明不成立，爱因斯坦是错的。

这说明它俩之间的关系是超越了常规因果逻辑的，量子确实是叠加态的，也是不确定性的，它们无论相隔多远，仍然是同一个整体，始终以某种方式保持关联。

贝尔不等式被打破的那一刻，不只是一个公式被推翻，而是一个世界观的崩塌，世界并不完全由因果关系决定的，而是概率与关系构成的整体。

一个哲学辩论，在物理实验室里有了答案，所以学好哲学的前提，是需要学好物理的。

下一期我会讲量子纠缠如何在相隔很远的距离实验成功的。

***广而告之

一、我的书《迷你物理学》上架中～这是我出版的第一本书，前不久中科院物理所推荐了这本书哟！

上册写了 100 个常见的物理知识点，下册记录了我感兴趣的物理哲学和科学的思维方式。微信、京东、抖音、淘宝等平台均有销售

二、我的连载前沿科技·科学专栏《静止的量子》已更新两年，未来会继续更新，我会陪伴大家一起探索世界的美妙。（有订阅读者社群）

我的微信：xiubing234  （欢迎跟我分享有价值的东西）