你听过双缝干涉实验吗？

20世纪初，科学家把一张带有两条狭缝的纸板垂直地立在桌面上，然后令光子随机穿过这两条平行的缝，打在远处的墙壁上形成光斑。

令人惊恐的是：

如果你在实验过程中去观察光子穿过的是哪一条狭缝，那最后墙壁上呈现的会是两条鲜明的光带。

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当你没有去观察过程的时候，墙壁呈现的则是一副干涉图样！

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明明是一样的实验步骤，仅仅是你观不观测过程的区别，居然形成了截然不同的结果！

就好像，光子知道有人类在看它，有意识地按照人类预设的正常程序走了一样，不让人类发现它的秘密……

这个引起了全世界的注意的“灵异事件”，源自那时候科学家们纠结的一个问题“光到底是粒子还是波”，而双缝实验就是一种检测手段。

粒子派：代表人物——牛顿

牛顿认为光是由一连串的粒子组成的，就像一连串的子弹一样撞击着我们的视网膜。按照牛顿的说法，双缝实验后我们将在墙壁上看到两排清晰的光斑。

波派：代表人物——惠更斯

荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯认为“光是一种向所有方向传播的波”，当它通过纸板双缝时，就像池塘里相互碰撞的水波一样，形成波峰相互交叉的干涉图样。

结果双缝实验做完，结果显示：光子具有“波粒二象性”，既有波动的特性，又有粒子的特性。

基于这个结果，一位叫尼尔斯·玻尔的物理学家提出“光子的属性由我们的观测姿势决定”，被称为哥本哈根派量子力学的代表人物。

你观测了就是粒子，你不观测就是波！

但是，我们做出一个观测行为就会使光子改变形态的这件事，至今没有人能够解释。

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没有人懂量子力学！

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没有人懂量子力学，如果你觉得懂了，那肯定不是真懂。

——尼尔斯·玻尔

关于量子力学，人们最熟悉的也许是这个实验——薛定谔的猫。

箱子里有一只猫，你不知道它是死还是活，只有你打开才能确定。一般人们认为没开箱子之前，猫有50%的概率活着也有50%的概率死掉。这个解释是错误的，按量子力学的说法，没打开之前，箱子里的猫是处于“活着”和“死了”的叠加状态。

但实际上，这只猫并不存在，这只是薛定谔提出的一个思想实验，且他提出这个问题原本是为了讽刺的哥本哈根派量子力学的思想，万万想不到现在却成了量子力学的经典……

当时，面对薛定谔的质疑，玻尔只能回答：“在宏观世界去谈论微观世界中的量子效应是没有意义的。”

关于量子力学，人们唯一能确定的就是——在已经发现的最小尺度的世界，也就是量子世界里，我们的观测行为，总会改变它所呈现的结果。

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量子世界里，穿越时间的纠缠！

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古希腊哲学家柏拉图曾经对爱进行阐释：

一个独立的生命被一分为二，分开后的两个个体仍旧是对方唯一的灵魂伴侣，即使相隔了整个宇宙，他们也能敏锐地感知到对方的心情。

在量子世界里，物理学家同样发现了这样的关系：

把一束光分解成光子，就像双缝实验那样。随后，锁定一个光子，把它一分为二，如此一来，这些新的光子便以一种深刻的物理意义结合在一起——或者如量子物理学家所说，“纠缠”在一起。

无论它们在时间和空间上相距多远，它们之间的纽带将永远存在。

观测一个光子的自旋，它的灵魂伴侣也会立即改变自身的自旋。

并非这些光子有什么特别，实际上，这就是它们的规则。这种远程关系在整个宇宙的历史中一直存在。大约在140亿年前，诞生于宇宙早期的两个光子相互分离，朝着相反的方向运动。

量子纠缠

对于一个科学家来说，没有什么比逻辑上的不可能更有趣了。

如果说光速是宇宙速度的极限，那么一个光子就不可能在如此辽阔的宇宙中立即与另一个光子进行沟通。

爱因斯坦将这种现象称为“鬼魅般的超距作用”，他认为，在一个存在这种现象的宇宙中，我们是无法生存的。

双缝实验中的那些粒子是选左边还是选右边，这些选择不过是随机的。但是，即使是随机因素也必须遵守某些规则——这就是惠更斯的概率论，也是计算掷骰子的概率的基础。

当爱因斯坦将概率论应用在纠缠光子对上时，他开始感到害怕，于是提出“概率是以某种我们不能理解的方式被增大了”，以此来逃避此事给他带来的痛苦。

爱因斯坦发明了一种被称为“隐变量”的东西，认为是这种机制在某种程度上告诉粒子，它们在数十亿年后应该如何运动。这样，就没有必要进行比光速还快的通信了，而这个令人不安的谜团也就可以被解释清楚了。

可是后来，“隐变量”这个说法被证明并不存在。

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上帝掷骰子吗？

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在20世纪上半叶，关于光的波粒二象性的悖论难倒了很多人，被认为是科学生涯的死胡同，但是，爱尔兰物理学家约翰·斯图尔特·贝尔却对这个问题无法释怀。

贝尔提出了一个基于简单算术概念和概率论的假设实验来检验爱因斯坦关于“隐变量”的猜想。

他想象让一对纠缠光子对分别穿过两个偏振（或者说极化，指事物在一定条件下发生两极分化，使其性质相对于原来状态有所偏离的现象）的“围栏”，一些光子会在穿过之后向上运行，另一些则会向下，他设想了一种计数机制来记录这些随机结果。

就是这么一个简单的实验猜想，科学家们用了6年时间才设计出能实际操作的实验。从那时起直到现在，这个实验已经被反复进行了很多次，而每一次实验的结果都表明，不可能存在隐变量。

爱因斯坦最害怕的事发生了，我们已经进入了一个经典物理范畴之外的领域，在那里，一个光子会同时存在于两个地方。

在量子宇宙这个没有规则的赌场中，根本不存在客观真理。

看看我们周围的一切吧——这行字、一条狗或者是月亮，无论哪个物品，都是通过光送入你的眼睛，抵达你的视网膜的，随后光子刺激你的部分视网膜细胞并使它们发生化学变化。

这些变化只会在你的视网膜上保留大约4/5秒，之后这些细胞将擦掉这些变化以备接受下一轮光子撞击。你的视网膜不能探测到所有的光子，它只会捕获出现在你眼前的光子中的很小一部分。

我们无法预测视网膜上的哪一个细胞捕获到光子，尽管这涉及视力——对人类来说如此重要的东西，我们所拥有的也只有概率。

但是，概率真的存在吗 ?

如果所有的一切，甚至是我们看到的东西，都是由概率决定的，那么还存在绝对的事实吗？

我们的世界，真的是由上帝掷骰子决定的吗？

一切都不确定……

文章内容来自《宇宙2：万物从何而来》，这是一部有温度的140年宇宙演化史著作。作者安·德鲁杨是美国著名作家及制片人，她与丈夫天文学家卡尔·萨根共同的纪录片《卡尔·萨根的宇宙》曾荣获艾美奖与皮博迪奖。

书名中的“万物从何而来”，说的是“人类仰望的星空从何而来”，也是在说“星空下的人类从何而来”。安·德鲁杨将天体物理学、天文学、人类学、生物学等等科学与人文历史结合在一起，用散文诗一样的语言，让你对宇宙一见钟情！