爱因斯坦 vs 玻尔：量子力学的诠释

对话背景#

1927 年 10 月 24–29 日，第五届索尔维会议在布鲁塞尔召开。议题是电子与光子。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879–1955）与尼尔斯·玻尔（Niels Bohr，1885–1962）在会场内外把刚成形的量子力学反复拆开。玻尔同年 9 月 16 日已在科莫纪念伏打的会议上公开讲「互补性」：位置与动量、波动与粒子，是同一现象的两套互斥而都必需的描述。海森堡的不确定关系也在这一年写出。爱因斯坦不接受把概率写成自然的底色。

争论没有停在 1927 年。1930 年的第六届索尔维会议上，爱因斯坦用「光子盒」思想实验再攻不确定关系，玻尔动用广义相对论的红移论证还击。1935 年 5 月 15 日，《物理评论》第 47 卷刊出爱因斯坦、波多尔斯基、罗森的四页论文，标题是一个问句：《量子力学对物理实在的描述能被认为完备吗？》。玻尔用同一标题在同年同刊作答。爱因斯坦对这篇以英文写成的 EPR 论文并不完全满意，认为波多尔斯基把论证写成了他不喜欢的形式；但他此后仍反复使用「鬼魅般的超距作用」（他自己的德文是 spukhafte Fernwirkung）来称呼纠缠所暗示的非局域关联。

下面的对谈是一场舞台化的合读，把 1927–1935 年的公开交锋压缩到同一张桌子上。第五幕起涉及 1964 年以后的实验——那时两人都已去世，那一幕是后来物理学对这场争论的追问，不是他们生前的对白。文中「上帝不掷骰子」一句，转述的是爱因斯坦 1926 年 12 月 4 日致马克斯·玻恩信里的意思，不是一句无出处的俏皮话。

第一幕：不确定性与互补#

爱因斯坦：玻尔，海森堡说不能同时精确知道位置与动量。我把这读成仪器的扰动：你用光看得越细，给粒子的踢越重。自然本身仍可以有同时确定的值。我们只是暂时量不到。

玻尔：扰动图像不够。科莫那次我要讲的是互补：你选了一套实验装置，就关掉了另一套装置所能定义的量。不是「先有位置、再被看乱」，而是「位置」这个词只在一种测量情境里才有意义。粒子在被问之前，并不随身带着一份完整的经典履历。

爱因斯坦：月亮在没人看的时候也在那儿。电子若连「在那儿」都可以没有，物理实在就被观察者吞掉了。

玻尔：月亮是宏观物体，量子效应被平均掉。用客厅里的月亮教训电子，是把日常语言的成功当成宇宙的宪法。我不是说观察者用意识创造电子。我是说：任何可用的描述，都必须把测量装置算进现象的定义里。

爱因斯坦：那装置本身不也由原子组成？你在什么地方划开「量子系统」和「经典仪器」？这条线若画不直，互补性就只是一句劝人停止追问的礼貌。

玻尔：线确实难画。这是哥本哈根表述最弱的接头，不是最强的口号。弱，不等于因此可以退回 1905 年以前的粒子轨迹。不确定关系已经在光谱和散射里被用成定量工具。你要推翻的是预测，还是预测之外的那幅图画？

第二幕：上帝不掷骰子#

爱因斯坦：1926 年 12 月我给玻恩写信，大意是：量子力学令人起敬，可内心有个声音说，它还不是那件真正的东西。理论给出很多，却几乎没有让我们更接近「那位老人」的秘密。我无论如何确信，祂不掷骰子。我反对的不是统计作为权宜之计，是把概率写成最后的法则。

玻尔：请不要规定上帝该怎么管理世界。——这句话后来常被安在我嘴里，作为对你那封信的回嘴。我真正要守的是更干的一点：玻恩把波函数的模方读成概率，不是因为我们懒得找原因，是因为实验只给出频率。频率已经准到让工程能用。你要的「更深层规律」必须拿出另一种可计算的方案，不能只是不满。

爱因斯坦：若理论完备，它应能同时给出一对共轭量的值。它给不出。所以要么自然禁止这对值同时存在——这是你的路——要么理论漏了东西。我选后者。漏掉的不必是神秘，可以是尚未写出的变量。

玻尔：你把「完备」定义成「经典式的样样都有值」。量子力学拒绝这个定义，并不等于它在自己的定义里不完备。它给出的是在指定实验条件下的全部统计预测。再往下要「真实值」，是把一种形而上学偏好写进完备性的判据。

爱因斯坦：偏好？独立于观察的世界，是物理从伽利略以来靠它走路的那根杖。抽掉这根杖，科学就变成对仪表读数的编目。编目可以极准，仍不是我愿意叫做物理的那种理解。

玻尔：编目若能把光谱线的位置算到小数点后许多位，它已经超过了十九世纪大部分「理解」。你要的那种理解，可能是经典图像的惯性，不是自然欠我们的债。

第三幕：EPR#

爱因斯坦：1935 年那篇与波多尔斯基、罗森联名的论文，核心不是戏剧性。两个系统相互作用后分开。按量子力学，对甲测量动量，乙的动量立刻成为确定；改测甲的位置，乙的位置成为确定。乙可以远到光信号来不及。若不许超距作用，乙的这些量在测量之前就该已经是实在的。理论却不能同时把它们写进波函数。所以波函数不是完备描述。

玻尔：我在同一年用同一标题回答你们。问题出在「不扰动系统」这个说法搬到量子现象上会含糊。你选择测甲的哪一个量，就是选择了哪一套互补的实验情境。乙并没有被你「碰到」，可「乙的位置」这个谓词，只在你选出那套情境之后才获得定义。没有被定义的东西，谈不上被超距地改变。

爱因斯坦：这听起来像：实在取决于远方一位同事的决定。我把这种关联叫做鬼魅般的超距作用。不是因为我迷信鬼，是因为局域因果是相对论教我必须守的。

玻尔：纠缠不传送可用的信号。甲的结果是随机的，不能给乙发电报。相对论要禁止的是可控的超光速通信，不是统计关联。你们把「实在的元素」定义成不扰动就能确定地预言。这个定义已经把互补性排除在外，再用来判决量子力学不完备，是循环。

爱因斯坦：波多尔斯基把论文写成那种「实在判据」的形式，我并不喜欢。我自己更想说的是：物理描述应当针对独立于这一次测量安排的存在。EPR 的思想实验只是把这个要求推到两个粒子上。你的回答很机智，仍没有把乙在被测之前「有没有值」讲成我听得懂的物理。

玻尔：我本来就拒绝「被测之前的值」这种经典句子。不是机智，是改语法。改语法令人不适，因为日常语言是为石头和月亮准备的。量子现象逼我们在用这些词之前先声明装置。

第四幕：实在论#

爱因斯坦：你否认测量前的确定属性，在我听来就是反实在论。科学若不能假设有一个不依赖于我们的世界，它还在发现什么？

玻尔：我承认有一个可被研究的世界。我否认的是：对这个世界的每一种合法描述，都必须同时像经典粒子那样带着全部属性。客观性可以是：不同实验室按同一套操作得到同一套统计。它不必是：电子在暗处仍佩戴着位置与动量两枚徽章。

爱因斯坦：若科学只保证操作的一致性，它就滑向工具主义——一部预测机器。机器可以极好。我仍要问它关于什么的机器。

玻尔：关于现象。现象包括系统与仪器不可再分割的整体。你所谓「关于什么」，预设了可以先切开再描述。量子力学的数学不允许这种切开还保持全部经典属性。要求一种被理论禁止的切开，然后宣布理论不完备，这不是发现了漏洞，是拒绝了理论的对象。

爱因斯坦：那么请允许我把拒绝记录在案。即使量子力学的预测全部成功，我仍认为自然有一套更完整的、局域的、决定论的账本。账本也许永不会被我们抄到。它仍应当在。

玻尔：「应当在」是信仰的语法，不是物理的语法。物理处理可被实验伤害的命题。你的账本若设计成永远抄不到，它就已经离开实验室。我们可以尊重这种离开，不必把它叫做对量子力学的反驳。

第五幕：贝尔之后（舞台追问）#

舞台说明：爱因斯坦卒于 1955 年，玻尔卒于 1962 年。约翰·贝尔 1964 年的论文《论爱因斯坦—波多尔斯基—罗森悖论》以及阿斯佩等人 1980 年代的实验，他们都没有看见。本幕把后来的结果放进这场虚构对谈，只为追问他们已经写下的立场会如何面对这些数据。

玻尔：1964 年贝尔证明：任何局域隐变量理论，其关联都要遵守一组不等式。量子力学对某些纠缠态的预测会打破它。这把你们 1935 年的哲学选择，变成可以在光学桌上输掉的赌博。

爱因斯坦：结果呢？

玻尔：实验打破了不等式。克劳泽、阿斯佩一路把漏洞补上。局域实在论——既要测量前的值、又要禁止超距影响——与数据不合。纠缠是真的。不能再把它说成只是我们无知。

爱因斯坦：贝尔排除的是局域隐变量。非局域的隐变量，例如德布罗意—玻姆的导波，并不在同一刀下。若必须在「放弃局域」和「放弃测量前的值」之间选，我最痛的是局域。相对论不是装饰。

玻尔：导波理论能重现预测，代价是瞬时的组态依赖。那正是你当年叫做鬼魅的东西，只是改姓为「量子势」。比互补性更省事的经典图画，并没有出现。出现的是：你的直觉里至少有一根柱子要拆。

爱因斯坦：拆哪一根，仍是诠释，不是新的光谱公式。数据伤害了局域实在，没有自动把「互补性」写成唯一幸存的哲学。它只是禁止我们同时保住 1935 年那两只袋子。

玻尔：同意。实验不是为哥本哈根加冕。它是为 EPR 的判据收税。税单寄到时，两位收件人都不在了。这是这场争论最苦的一句：最干净的判决来得太晚。

第六幕：测量#

爱因斯坦：回到测量。教科书说，测量让波函数坍缩，从叠加变成本征态。什么算测量？一块照相底片？一只猫？一个有博士学位的人？

玻尔：我避免把意识写进公理。测量是微观系统与一件足够重、足够不可逆的宏观装置之间的耦合。指针一旦记下，现象就完成了。不需要灵魂。

爱因斯坦：「足够重」「不可逆」是实验室口语，不是哈密顿量里的项。理论若必须在某个未标明的尺度上改说一种语言，这个接头就还是空的。

玻尔：接头是空的。这是量子力学最难看的哲学问题之一，不是一个已经用互补性盖章的答案。难看，不等于预测失败。你可以用这个空接头要求更完整的动力学——例如把仪器也写成量子的。你也可以像我一样，把经典仪器当作描述的前提。两条路都还在走。

爱因斯坦：至少我们承认：争论的不是光谱是否算得准。算得准已经够用。争论的是，准的数字是否强迫我们改掉「世界在无人测量时是什么样子」这句话的语法。

第七幕：两种科学#

爱因斯坦：三十年，谁也没把对方劝回去。也许我们要的科学本来就不是同一种。

玻尔：你要的是对独立于观察者的实在的摹写。我要的是对可交流的实验现象的完备描述。你担心工具主义。我担心把经典图像的乡愁叫做完备性。

爱因斯坦：若科学只描述现象，解释就降级为「用起来顺手」。我不能接受这种降级。即使我找不到那本更深层的账，我仍要保持账应当存在的压力。压力本身是一种研究纲领：继续找局域、决定论、场的统一。

玻尔：纲领可以尊重。把它说成已经证明量子力学不完备，则超出了证据。1927 年索尔维的桌上，你用单粒子衍射追问坍缩；1930 年你用光子盒追问能量与时间；1935 年你用双粒子追问实在。每一次，形式系统都顶住了。顶住不是因为我巧辩，是因为它的统计核没有裂缝。

爱因斯坦：顶住的是预测。开裂的是我愿意生活在其中的世界图像。我可以把这句话留在 1949 年席尔普那本文集里你我都写过的那些页上：争论已经足够清楚，不必再发明我们谁也没说过的俏皮话。

玻尔：清楚的还有一句：互补性不是神秘主义。我不把量子说成东方智慧，也不把测量说成心灵创造。谁若把哥本哈根卖成玄学，那是卖的人的错，不是 1927 年科莫讲稿的本意。

第八幕：留下什么#

爱因斯坦：我们会被怎样记？

玻尔：你会作为相对论的作者被记，以及作为量子力学最固执的批评者被记。我会作为互补性的阐述者被记——一个没有发明矩阵力学或波动方程、却规定了两代人如何谈论它们的人。批评者与守护者互相需要。没有你的 EPR，贝尔不会把哲学写成不等式。

爱因斯坦：没有你的紧逼，我也不会把「完备性」从不满写成 1935 年那种可被后来人检验的判据。我仍不相信骰子是最后的词。这一句是 1926 年那封信的余音，不是对实验的否认。实验已经否认的，是局域隐变量那种最像我的修补。

玻尔：那么让记录停在可核对的地方：索尔维的讨论、两篇同名的《物理评论》论文、以及你我都没有看见的那些光学实验。其余的——谁赢了哲学——不必由一场虚构对谈宣判。

爱因斯坦：同意。宣判权留给还能把偏振片转过四十五度的人。

哲学启示#

爱因斯坦与玻尔的分歧，不是「懂不懂量子力学」，而是科学描述有权承诺什么。

• 完备性有两套定义：一套要求测量前的全部经典属性（EPR 的实在判据）；一套要求指定实验条件下的全部统计预测（玻尔的互补性）。用其中一套判决另一套，必赢，也必循环。
• 局域与实在曾被绑在一起：1935 年两者可以同时主张；贝尔之后，实验逼人至少松开一根。松开哪一根，仍是诠释，不是新的能级公式。
• 「上帝不掷骰子」是有出处的不满：它来自 1926 年致玻恩的信，针对的是把概率当作终局，而不是一句可以随口安到任何场合的反随机口号。
• 测量接头仍空着：玻尔把经典仪器当前提，爱因斯坦要求更完整的动力学。后来的退相干、多世界、导波，都在给这个空接头找家具。家具可以换，光谱线几乎不换。

数学形式几乎没有争议。争议在于：这些极准的数字，是否允许我们继续使用「月亮在没人看时也在」那种句子——以及，若不允许，我们损失的是错觉，还是物理本身。

延伸阅读：Einstein, Podolsky, Rosen《Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?》（Physical Review, 1935）；Bohr 同题回复（1935）；Bohr《与爱因斯坦讨论原子物理学的认识论问题》（1949）；Bell《On the Einstein Podolsky Rosen Paradox》（1964）