科學史正悄然越過分水嶺。上月荷蘭Delft大學團隊率先完成始自七十年代的「貝爾不等式」實驗,首次嚴謹否定「近距唯實論(local realism)」,承認令愛因斯坦「毛骨悚然」的超距作用存在。發表論文的《Nature》期刊報道,「基礎科學的近距唯實論的假設與量子力學有矛盾,而後者的預測現已在無漏洞的實驗當中得到證實」。有中文媒體誤為「超光速瞬間移動」的科學幻想,懵然不知,動搖科學根基的「超距(non-locality)」幽靈已重臨物理世界。
百年前,愛因斯坦發表廣義相對論,取代瞬間隔空傳遞重力的牛頓學說。近距唯實論自此主宰物理世界,一切現象只能在光速可及的近距時空內發生。1915年11月25日那天,愛因斯坦將超距作用逐出古典物理世界,卻想不到,幽靈就藏身在他世紀初共同創立的微觀量子世界。在量子世界,一切在測量前都不能確定。假如有兩顆曾在近距纏繞的粒子,分離後測量其一,另一必同時顯現同一結果;其間猶如心靈感應的同步關連,無分因果,無遠弗屆,就是薛定格稱為「量子纏繞」,愛因斯坦視為 Spooky的超距作用。
新書《Spooky Action At A Distance》中,作者George Musser以兩個魔術錢幣作比喻,即使相隔星際之遙,永遠會擲出相同結果。1935年,愛因斯坦與量子力學之父波爾展開連串激辯後,聯同兩位同事發表後世稱為EPR的經典論文,透過分析纏繞為一體的兩顆粒子的共同波函數,論證其物理特性客觀存在,留下一句「不被觀察的月亮不存在嗎?」質疑量子世界的真實。愛因斯坦的古典物理世界,存在先於觀察,「這邊的粒子不會理會你怎樣打擾那一邊的粒子」。既然量子纏繞確實存在,就只能假設,量子學說以外有隱藏的因素操縱結果,造成遙距同步的現象。因此,EPR論文指控,量子學說描述的物理世界不完整。
「不完整」的量子學說百年來推動科技發展,成就毋庸置疑。但愛因斯坦終生未能擁抱量子,令他耿耿於懷的是EPR論文未有明言的超距作用:「上帝的旨意難以窺探。但我從不相信上帝擲骰子的同時,使出心靈感應法子。」1964年,John Bell進一步證明,沒有任何隱藏因素能解釋量子纏繞的超距作用,並由EPR的思想實驗伸延至一個可供測量的不等式,令近距唯實論通過科學實驗接受審判。
科學哲學家Tim Maudlin去年曾在「貝爾不等式」50周年之際,總結這個艱澀難明的定理:在任何世界,若在其中進行的遠距實驗違反不等式,該世界必非近距。在Delft團隊的歷史性實驗,纏繞狀態中的電子相隔1.3公哩,通過高速隨機的測量杜絕低於光速交流的可能性,亦堵塞了其他漏洞。實驗結果違反貝爾不等式,宣告超距作用存在於現實世界。不過,超距作用並不構成「超光速瞬間移動」的可能性,亦不能用以傳遞訊息。光速依然是一切交互作用的極限。但Delft團隊的無漏洞測量技術能令密碼傳訊牢不可破,推動早已走在科學哲學爭論之前的量子技術。George Musser及時出版新作,是最好的入門。
TC