从很多个方面来讲,爱因斯坦都称得上是量子力学之父,他与量子力学的爱恨纠缠广为人知,而他与尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)的辩论也在科学史上留下了浓墨重彩的一笔。玻尔是完全拥抱量子力学的,而爱因斯坦则持深刻怀疑的立场。关于这场知名的辩论,大部分的物理学家都认为是玻尔赢了。不过现在看来,包括我自己在内的越来越多的物理学家开始认为,这一看法对爱因斯坦而言实在有失公允。
玻尔和爱因斯坦都是十分敏锐的人。爱因斯坦总是试图揭示出量子力学中存在的不自洽之处,而玻尔却又每每能够反驳他的论证。然而,在爱因斯坦对量子力学发起的最后一次攻击中,他所揭示的内容特别深刻与反直觉,问题也特别重大,当然也特别令人兴奋,结果令21世纪初的物理学家们再次为之神魂颠倒。玻尔对爱因斯坦最后的大发现的回应则是置之不理,而这个大发现正是纠缠现象。
纠缠现象是量子力学的基本事实,正是它导致了量子力学与经典物理学之间巨大的鸿沟,它挑战了我们对于物理世界中真实性的理解。通常我们对于物理系统的直觉是这样的:如果我们知道了一个系统的全部,也就知道了它每一部分的细节,原则上你当然能做到这一点。如果我们了解了一辆汽车的全部状况,那么我们就已经知道了它的轮胎、引擎、变速箱,甚至固定装饰用的螺丝等。如果机械师跟你说“我了解你车子的全部,但是我却无法说出其中任何一部分的细节”,这可就太不合理了。
而这恰恰是爱因斯坦想要告诉玻尔的东西:在量子力学中,一个人可以知晓一个系统的全部,却无法了解它的各个部分的信息。可惜玻尔当时并未能领会到。我想要补充的一点是,几代量子力学教材也都轻率地忽略了这一点……
每个人都知道量子力学很难懂,但我怀疑很少有人能说清到底难懂在什么地方。不同于大部分的教材或者课程,本书的焦点放在了逻辑原理上,我们的目标不是把量子逻辑的奇异性质隐藏起来,而是要把它暴露在阳光下。
我想提醒一下,这本书的内容是我的一系列网络课程“理论最小值”中的一部分,本书的另一位作者阿特·弗里德曼是这个系列课程的一名学生。学生的身份正是阿特的优势,他对那些会让初学者犯糊涂的问题很是敏感。在本书的写作过程中,我一直非常开心,并尽量把这些愉悦转换成行文中的一点幽默。如果你没有感受到的话,也请不要在意。