与所有人包括科学家们对量子力学的一般印象相反，量子力学的基本概念从诞生到今天，一直处于激烈的争论之中。 没有人否认量子力学的成功，但这种成功来自于它的公式体系，或者说它提供的数学工具，而不是它的基本概念和图像。然而，基本概念是科学理论的基础，不应该有很大的争议。

主要由玻尔和海森堡创立的哥本哈根诠释，从一开始就受到了严峻的挑战。它面临的争议与量子力学的成功一样令人印象深刻。由于当代科学家充分理解了早期辩论双方的观点，有了更全面的知识和和实验手段，他们可以更客观、更透彻地评价量子力学的基本概念。我们可以看看这些批评者都有谁。早期，爱因斯坦和薛定谔等人是坚决反对的。今天，像温伯格、特霍夫特、彭罗斯、斯莫林等知名物理学家同样反对。这些哥本哈根解释的反对者至少与其支持者一样有资格，甚至更强。由于各种众所周知的问题，在当代，哥本哈根诠释的坚定的拥护者已经是少数。问题在于，人们需要一种能被广泛接受的替代诠释，而这正是我们这本书的目标。

让我们从关于量子力学基础的一些有趣或奇怪的事实开始：

• 哥本哈根诠释的坚定支持者和反对者（即玻尔、海森堡、爱因斯坦和薛定谔）都获得了诺贝尔物理学奖。 温伯格、特霍夫特、彭罗斯等当代著名批评者也是诺贝尔物理学奖获得者。当然，他们都是理论物理学家。
  

• 爱因斯坦因对量子力学（即光子的概念）的贡献而获得诺贝尔奖，但他本人对光子的概念非常困惑。 爱因斯坦的成就值得获得不止一个诺贝尔奖，但他关于量子力学基础的观点通常被认为是错误的。具有讽刺意味的是，错误的不是他的局部实在论，而是光子的概念，却因此得到了诺贝尔物理学奖。广域的、连续的电磁波当然可以触发局部事件（被误解为波粒二象性），即使需要满足一定的频率条件。

• 支持者们强调，我们不应该从经典的角度来理解量子力学。然而，他们却说不清，什么是量子的角度。他们只能不断强调，量子力学很难理解（玻尔、费曼）。

• 薛定谔方程是量子力学公式体系的核心。但是，它的物理意义并不明显，当然需要诠释。但哥本哈根解释中却完全没有提到这一方程。

• 量子力学公式体系的其它部分，如算子代数、产生-湮灭算符、可观察量完全集，自旋和角动量耦合，也需要诠释。它们让学生们困惑。

• 是公式表述更基本，还是客观实在更基本？ 对于我们建立的任何数学模型，我们通常会讨论它的假设、局限性和误差来源，但这一原则似乎不适用于量子力学公式体系。

• 没有一本量子力学教科书明确定义了“量子”。教科书一般引用了古希腊人的原子观、普朗克的辐射能量子化和玻尔的原子模型。但引用只是参考，既不能证明也不是定义。

• 量子非局域性和局域性原理是矛盾的，至少在概念上如此。

• 只要把低能光当成电磁波，光子纠缠实验就很容易理解。(注1)

• 客观实在的概念本来是很清楚的，但在量子力学中变得很迷惑。

• 如果没有“量子”光环的加持，量子力学中的很多概念都应该当成诡辩，比如薛定谔猫、两个盒子里手套左右的相关、波粒二象性，甚至概率诠释。但是有了“量子”两个字，作为对量子现象的解释，这些概念变得合理、深刻，因而被神化，反过来禁止人们对它们的质疑。

• 支持者总是强调量子概念是多么难以理解。“没人懂量子力学”之类的言论，是对质疑者的胁迫。在所有科学分支中，只有量子力学有这样的禁忌。这些说法的初始用意不一定是严肃的，也许只是开玩笑，但效果是一样的。

• 不是所有的科学概念都应该有清晰的定义吗？

自从我开始讨论量子力学的基础以来，尤其是在我开始讨论哥本哈根诠释和量子纠缠之后，上面那样的胁迫言论一直是我的原罪。

回想起来，我们的解释没有引入任何假设。我们从现有的理论、知识和逻辑出发，分析基本粒子和相互作用的图像、物理意义、隐含假定、近似性、全局性和量子力学公式体系的影响。因此我们得到了与经典物理和常识的一致的结论。

如果没有那些胁迫性言论，也许会有更多的人走上同样的质疑之路，并发现哥本哈根诠释的问题所在。当然，这些问题非常隐蔽。以波函数的概率诠释为例。概率不是一个物理量，但是却与实验数据的表现一致。我们很难注意到，实验数据分析的基础是概率论，而数据是实验的唯一表现。哥本哈根诠释的测量改变了对象，但只是对原始波函数的采样（坍缩）。全局近似解释认为测量与对象之间的相互作用，与设备一起，形成了新的状态。相互作用测量解释了电子的自旋和光子的极化。人们也没有注意到，薛定谔方程将物理体系抽象化了。尽管很难理解，但如果我们允许一个客体同时拥有两个矛盾的性质，我们就无法反对波粒二象性。

哥本哈根诠释的这些问题当然不是故意的，但是凑巧很实用(convenient)。在遇到量子纠缠之前，解释各种实验都没有碰到困难。所有的量子物理学家都承认，他们无法理解量子纠缠。人们也没有注意到，如果量子纠缠是世界的基本属性，将会产生严重的后果。 甚至“量子纠缠”这个词本身也具有很强的误导性。实验只能证明相关性的存在，不能证明存在纠缠（即相互作用，或者因果）。

要解释量子纠缠，我们必须全面考察量子力学的所有基本概念及与相对论的关系。最初的量子力学公式体系于事无补，反而容易误导。

有些人批评我们讨论的是哲学，而不是科学。这是我们的看法：

• 量子力学与哲学密切相关，因为它涉及我们如何感知世界以及感知（测量）与对象的关系。

• 量子力学的所有诠释都这样。

• 我们的讨论都是关于实验、实验的解释和理论基础。所以我们讨论的是科学，但也有一些哲学。

我不禁注意到，我们不赞同几乎所有诺贝尔量子物理学奖得主提出的量子力学基本概念：普朗克（能量量子）、玻尔和海森堡（哥本哈根诠释）、爱因斯坦（光子概念、波粒二象性）、玻恩（波函数统计诠释）、Clauser、Aspect 和 Zeilinger（量子纠缠）。然而，我们应该追求对世界的正确认识，而且还有很多科学家有跟我们相同的看法。毕竟，科学的目的不就是答疑解惑吗？还是我们应该满足于“幽灵般”不可理解的概念？人们必须非常努力，才能似乎理解目前的量子理论。只要大家遵循同样客观公正的原则，从大家认同的逻辑出发，就应该得出与我们相似的结论。

如果我们的观点被广泛接受，我们将面临科学史上最大的尴尬之一。很多诺贝尔奖都有危险。这一尴尬程度，也许只能与从地心说到日心说，或者进化论代替神创论相提并论。可是，当这两次事件发生的时候，批判性思维在科学界还不是基本要求。因此，这次潜在的尴尬可能是最糟糕的。当然，这也意味着许多基本的科学概念必须重新审视和改写。量子力学影响的领域太广了。

什么是光？是粒子还是波？历史上曾经多次翻转。我们可能需要再来一次，但这次可能是最后的妥协。客观现实存在吗？可能也不需要针锋相对；可以妥协。决定论和非决定论，唯物主义和唯心主义，我们都可以有完美的折衷方案。

一两个人的思考必然有局限。我们一下子提出了很多新的想法和解释，不可能都是对的。必然会有疏漏，也有更多的问题需要讨论。我希望物理学家认真对待这些批评，以解决科学历史上遗留下来的最大难题。

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注1：量子力学中光的正统解释是粒子，具有波粒二象性。如果把光当成电磁波，就没有量子化的要求了，但是仍然有偏振。纠缠实验中两端的偏振片是有反光的，返回来的只有平行于偏振片方向的光，垂直分量被吸收了。反光在晶体和驱动光源中得到加强，类似于激光的共振。从而，平行于两端偏振片的整体共振模式占优。虽然反光率可能不高，但是只要两种模式占优就够了，因而得到实验的额外关联结果。如果要排除反光效应，可以截短驱动激光脉冲，保证探测和“光子对产生”是各自独立的事件，而不是整体(全局)共振事件。