本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
量子力學為我們揭開了微觀世界不可思議的面紗，如何解釋這些現象被稱為「解釋問題」。如今，被學術界普遍接受的是哥本哈根解釋，或者說叫做正統解釋。不過也有科學家提出了別的解釋來挑戰正統，儘管這些非主流的解釋遭受到了同行的大量非議，但我今天仍然要為大家介紹其中的一種：隱變量解釋。畢竟，懷疑是科學前進的動力。
一、經典物理學有什麼值得留戀的？
不需要您是一位物理學家，只要完成了高中物理的學習就好，這個階段我們了解的物理知識就是經典物理學的基礎內容。經典物理學中有一個非常明確的特點值得大家留戀——實在性、因果性及確定性。
舉個簡單的例子，用手拋出去的石子早晚要落到地上，因為在垂直方向上，它只受到了重力的作用；在水平方向上，它的運動速度會越來越慢，因為有空氣的阻力。
運用經典物理，你幾乎可以機械地從一個事件的發生就能知道這個事件的結果，並且很清楚，在這個事件發生過程中，是什麼因素影響了事件的進程，你可以對細節了如指掌。
如果你精於計算，那麼你的計算結果（預言）會與觀測事實完全吻合。這就是經典物理的最大魅力——一切盡在掌握。
然而量子力學的哥本哈根解釋則不同，它把人類好不容易從推翻的巫術、神學中發現的確定性的物理學，重新帶回了不確定的世界。我們都能感受到，神學已經開始披著量子力學的外衣，借屍還魂。
二、量子力學隱變量模型
處於對物理學確定性的追求，1952年，玻姆發表了論文《關於量子理論隱變量詮釋的建議》，對哥本哈根解釋提出了挑戰，即微觀粒子沒有客觀實在性，只有當人們測量時它們才具有確定的性質，同時玻姆也不相信量子世界是由純粹的概率所統治的。
在玻姆看來，在量子世界表面上的隨機性底下隱藏著更深刻的原因。玻姆的這個觀點是不是很眼熟啊？那就對了，愛因斯坦當年也是這麼認為的，他說，量子力學是不完備的。
玻姆的處理方法是給波函數增加額外的隱變量，從而賦予系統的性質以確定值。這些隱變量能夠同時提供粒子任意時刻的位置和動量。
引入隱變量之後意味著，微觀粒子的運動仍然是沿著一條確定的連續軌跡運動的，只不過這條軌跡不僅由通常的力決定，而且還受到一種更微妙的量子勢的影響。
這種量子勢由波函數產生，它瀰漫在整個宇宙中，使它每時每刻都對周圍的環境了如指掌。量子勢引導粒子運動，從而導致了微觀粒子不同於宏觀物體的奇異運動表現。
在隱變量理論中，粒子與波函數同時存在，波函數是一種場，滿足連續的薛丁格方程，並且從不塌縮，而粒子則由在波函數描述的這種場中連續運動，這樣就同時確定了位置與速度。
三、為什麼隱變量理論是錯誤的？
從前面的敘述我們可以看出，隱變量理論打破了哥本哈根學派的觀點，並且讓科學家們看到了量子力學背後的微觀實在是有可能存在的。一方面他繼承了愛因斯坦所堅持的實在性、因果性和決定論；另一方面也保留了玻爾的整體思想。不過，隱變量理論犧牲了愛因斯坦所堅持的定域性以及玻爾強調的非連續性。
貝爾是隱變量理論的忠實擁護者，為了對隱變量理論進行深入的探尋，他發現了被人稱為「科學中最深遠的發現」的貝爾不等式。這個不等式的結果是使得貝爾與自己的初衷背道而馳。貝爾不等式告訴我們，任何與量子力學具有相同預測的理論將不可避免地具有非定域性特徵。
比如，量子糾纏中就存在這種非定域性的關聯，如果我們對糾纏粒子對中的一個粒子進行測量，另一個粒子會瞬間地感應到這種影響，並發生相應的狀態變化，無論這兩個粒子之間相距多遠。
貝爾不等式使得科學家可以用實驗來直接驗證這種量子非定域性的存在，其中1982年法國物理學家阿斯派克等人所做的實驗最具代表性。這些實驗的結果都向我們表明，定域的隱變量是不存在的。換句話說，我們這個世界不可能即是定域的，又是實在的。
結束語——探索無止境
儘管大部分物理學家已經不相信玻姆的理論了，甚至已經證明隱變量理論就是錯的，但事實上，仍然有少數科學家們在研究它，包括我們國內，至今仍然有定期的隱變量理論的國際會議。物理學家們總是不服輸的，他們前僕後繼地投入到令人迷幻的量子世界中。