为什么大多数人无法理解量子力学（一场持续了91年的争论）

是或者不是?1920年，阿尔伯特·爱因斯坦和尼尔斯·波尔参加在比利时布鲁塞尔举行的索威会议。来源：维基百科

爱因斯坦(Albert Einstein)在 1926年12月写道，这个理论产生了很多成果，但对于破解旧理论的秘密并没有太大帮助。“无论如何，我相信他(上帝)有他的道理。”

爱因斯坦这是在回复德国物理学家马克斯·伯恩的一封信。伯恩认为，量子力学新理论的核心是随机而不确定的跳动，就像患了心律失常一样。在量子物理学出现之前，物理学的研究一直在围绕我们在做A的时候就可以得出结果B这种模式，而新的量子力学似乎在说，当我们做A的时候，我们只会有一定的概率得到B，在某些情况下，我们可能会得到另一个结果。

但爱因斯坦全都不信，在过去几十年里，他认为上帝创造宇宙的时候并不是随意的这个观点一直在回响，就像E = mc2这条公式一样熟悉，但在含义上却难以捉摸。爱因斯坦这么说的意思是什么?爱因斯坦对上帝的想法是什么?

赫尔曼和波林·爱因斯坦(阿尔伯特·爱因斯坦的双亲)都是不善于观察的德系犹太人。尽管父母信奉世俗主义，但当时只有九岁的阿尔伯特·爱因斯坦还是以相当大的热情发现并信奉了犹太教，有一段时间，他曾经是一个尽职尽责、善于观察的犹太人。按照犹太人的习惯，爱因斯坦的父母每周都会邀请一位贫穷的学者与他们共进晚餐，而贫穷的医学院学生马克斯·塔木德(Max Talmud，后来改为Talmey)则让年幼且易受影响的爱因斯坦了解了数学和科学，爱因斯坦读完了艾伦·伯恩斯坦(Aaron Bernstein)所有21卷引人入胜的自然科学畅销书(Popular Books on Natural Science )(1880年)之后，塔木德将他引向伊曼努尔•康德(Immanuel Kant)的《纯粹理性批判》(critical of Pure Reason, 1781年)，随后他又转向了大卫•休谟(David Hume)的哲学。休谟之后，爱因斯坦的眼光又落在了奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)上，这是相对较短的一步。马赫尖锐的经验主义、“眼见为实”的哲学主张，要求彻底抛弃形而上学，包括绝对空间和时间的概念，以及原子的存在。

但这段学术之旅无情地暴露了科学与圣经之间的冲突。12岁的爱因斯坦开始反抗，他对原本将伴随他一生的有组织宗教教条产生了强烈的反感，这种反感延伸到所有形式的独裁主义上，包括有任何教条的无神论。

这种年轻的、沉重的经验主义哲学在大约在14年后对爱因斯坦大有裨益。马赫对绝对空间和时间的排斥，帮助爱因斯坦塑造了狭义相对论(包括标志性的等式E = mc2)。1905年，他在伯尔尼的瑞士专利局(Swiss Patent Office)担任“三级技术专家”期间，提出了狭义相对论。十年后，爱因斯坦提出了广义相对论，用弯曲的时空代替了引力，完成了我们对时空认识的转变。但随着年龄的增长(和智慧的增长)，他开始反对马赫激进的经验主义，并曾宣称“马赫在力学方面有多优秀，那他在哲学方面就有多糟糕”。

随着时间的推移，爱因斯坦逐渐形成了一个更加现实的立场。他更愿意实事求是地接受科学理论的内容，把它作为客观物理现实偶然的“真实”表现。尽管他不想成为宗教的一部分，但他从与犹太教的短暂接触中获得对上帝的信仰，成为了他构建哲学的基础。当被问及他现实主义立场的基础时，他解释说：“对于这种对现实理性特征的信任，以及它至少在某种程度上对人类理性的可及性，我认为没有比‘信仰’一词更好的表达了。”

但是爱因斯坦是哲学之神，而不是宗教之神。许多年后，当被问及他是否相信上帝时，他回答说：“我相信斯宾诺莎的上帝，他存在于一切存在事物的有序和谐中，而不是一个关心人类命运和行为的上帝。”与艾萨克·牛顿(Isaac Newton)和戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)同时代的巴鲁克·斯宾诺莎(Baruch Spinoza)认为上帝与自然是相同的，因此，他被认为是一个危险的异教徒，并被逐出阿姆斯特丹的犹太社区。

爱因斯坦的上帝是无限优越的，但他也是客观的，无形的，微妙的，没有恶意的，同时他也是一个坚定的决定论者。在爱因斯坦看来，上帝的“有序和谐”是通过严格遵守因果的物理原则在宇宙中建立起来的。因此，爱因斯坦的哲学中没有自由意志的空间：“无论是开始还是结束，一切都是由我们无法控制的力量决定的，……一个看不见的演奏者在远处吟诵，而我们都会随着他神秘的旋律起舞。”

狭义相对论和广义相对论为我们对空间和时间以及它们与物质和能量的相互作用提供了一种全新的认识方式。这些理论与爱因斯坦的上帝所建立的“有序和谐”是完全一致的。但是，爱因斯坦在1905年帮助创立的量子力学新理论呈现的却是另外一个情况。量子力学是在空间和时间的被动背景下，在原子和分子尺度上，研究涉及物质和辐射的相互作用。

1926年早些时候，奥地利物理学家欧文·薛定谔(Erwin Schrodinger)从根本上改变了这一理论，将其表述为相当晦涩的“波函数”。薛定谔本人更倾向于现实地将这些现象描述为“物质波”。但是，在丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)和德国物理学家维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)的大力推动下，一种共识正在形成，即新的量子表示不应该太过字面。

本质上，玻尔和海森堡认为，科学最终开始要解决哲学家们数百年来一直在警告的现实描述中涉及的概念问题。波尔说：“量子世界并不存在，有的只是一个抽象的量子物理描述。如果你认为物理学的任务是发现自然是怎样的，那么你就错了。物理学关注的是我们能了解自然的什么。”海森堡同意这种模糊的实证主义观点：“我们必须记住，我们观察到的不是自然本身，而是暴露在我们质疑方法下的自然。”他们广泛的反现实主义的“哥本哈根解释”(否认波函数代表了量子系统的真实物理状态)很快就成为量子力学的主流思维方式。这种反现实主义解释的最新衍生解释表明，波函数只是一种“编码”我们的经验、或者我们从物理经验中获得主观信念的方式，使我们能够利用过去所学的东西来预测未来。

但这与爱因斯坦的哲学完全不一致。爱因斯坦不能接受这样的一种解释，即波函数的主要表示对象不是“真实的”。他无法接受他的上帝会允许“有序和谐”在原子尺度上如此彻底地瓦解，带来无法无天的不确定性，其后果不能完全、明确地从其原因中预测出来。

就这样，玻尔和爱因斯坦在量子力学的解释上针锋相对，为成为整个科学史上最引人注目的辩论之一奠定了基础。这是两种哲学的冲突，这是两套相互冲突的形而上学偏见，这些形而上学的偏见关于现实的本质，以及我们可以对科学的表现抱着怎样的期待。这场辩论开始于1927年，虽然辩论的主角现在已经不在我们身边，但这场辩论仍然十分活跃，并且还没有得到解决。

我不认为爱因斯坦会对此感到特别惊讶。1954年2月，也就是他去世前14个月，他在给美国物理学家大卫·波姆(David Bohm)的一封信中写道：“如果上帝创造了世界，他的首要任务当然不是让我们更容易理解它。”