三位物理學家，一個令人不安的問題
1935 年，阿爾伯特·愛因斯坦與鮑里斯·波多爾斯基（Boris Podolsky）、內森·羅森（Nathan Rosen）一起發表了一篇簡短而鋒利的論文，從那以後一直困擾著物理學家。它以三人姓氏首字母為名：EPR 論文，而它提出的難題就是EPR 佯謬。他們不是從外部攻擊量子力學的「民科」——他們承認量子力學的預言是有效的。他們的矛頭更微妙：他們論證這套理論不可能是全部真相。他們堅持認為，其中一定遺漏了什麼。
他們的憂慮直接源自糾纏。取一對處於糾纏態的粒子，使得測量其中一個就能立刻告訴你另一個會怎樣。量子理論說，兩個粒子事先都沒有確定的值——值是在測量時才產生的，而搭檔那個的值也隨之「咔嗒」一聲落定以相互匹配。EPR 覺得這種組合讓人無法忍受，於是構建了一個緊湊的小論證，來說明緣由。
逐步拆解這個論證
EPR 的推理建立在兩個看似純屬常識的假設上。第一個是定域性：沒有任何東西能瞬時影響一個遙遠的物體——任何影響都必須穿過空間傳播，且不能快過光速。第二個是實在性：如果你能在不擾動物體的情況下，確定無疑地預言一次測量的結果，那麼這個結果就是該物體一直以來真實擁有的某種屬性。兩條都顯然到幾乎不必明說。請看它們合在一起會做什麼。
- 製備一對糾纏粒子，把兩個粒子送到相隔數光年之遠、分別由愛麗絲和鮑勃運營的實驗室。
- 愛麗絲測量她的粒子。由於這一對完美關聯，她現在能夠完全確定地預言鮑勃的結果——而根本沒有碰過鮑勃的粒子。
- 依據實在性：既然愛麗絲能確定地預言鮑勃的結果，且從未擾動他的粒子，那麼這個結果一定是鮑勃粒子一項真實的、早已存在的屬性。
- 依據定域性：愛麗絲在遠方的選擇不可能創造出那項屬性——它來不及傳到鮑勃那裡。所以這項屬性在兩次測量之前就已經存在了。
- 但量子理論堅稱，鮑勃的粒子在被測量之前沒有確定的值。如果那個值其實一直都在，那麼這套理論就把它漏掉了——所以理論是不完備的。
請注意這個陷阱的形狀。EPR 給出了一個乾淨的二選一：要麼量子理論不完備（存在它沒有描述的、真實的預設值），要麼大自然允許遙遠地點之間存在鬼魅般的瞬時影響。愛因斯坦覺得第二個分支荒謬，於是選了第一個。這套理論據稱遺漏的那些隱藏的、預設的值，正是物理學家如今所說的隱變量——而由於 EPR 假設它們只作定域作用，便叫做定域隱變量。
為什麼「佯謬」一詞用得很客氣
嚴格說，EPR 並不是一個矛盾——量子力學在這裡從不自相牴觸。它是量子理論與一種根深蒂固的世界觀之間的衝突。EPR 的那種世界觀，有時被稱為定域實在論，認為世界由具有確定屬性的物體構成，而這些物體只通過近距離接觸相互影響。EPR 那篇論文其實是一場押注：那幅圖景肯定是對的，所以量子力學必定只是一個有用但不完備的近似——就像熱力學如果沒有底下的原子作支撐就不完備一樣。
量子力學的偉大捍衛者玻爾（Bohr）回應說，EPR 那種「物體一直擁有的真實屬性」的概念，根本不適用於一個量子系統——當你已經選擇以某種特定方式去測量它的搭檔時。兩個陣營各說各話了三十年。最終打破僵局的，是這樣一個領悟：這場分歧遠非純粹的哲學，它會給出你可以在實驗室裡檢驗的不同預言——只要你把問題問得足夠巧妙。
把這個問題懸而未決地保留著
退一步，感受一下 EPR 聽起來有多合理。遙遠的東西當然不該瞬時相互影響。一個你能篤定預言的結果當然早就是真實的。這一對孿生直覺——定域性與實在性——是日常物理的基石。EPR 的高明之處，在於揭示出：量子力學若按字面理解，似乎至少違反了其中之一。他們的錯誤——而這是一個深刻而可敬的錯誤——在於假設大自然會站在常識這一邊。請把 EPR 那個二選一牢牢記在心裡：是理論不完備，還是鬼魅般的影響？下一篇將給我們一件工具，去逼大自然作出選擇。