量子疊加態現象圖
原因與結果、必然性與偶然性、可能性與現實性、現象與本質、內容與形式，是唯物辯證法的五大基本範疇。其中因果律在量子力學之中爭議最大，這裡就只討論因果定律。
因果律，是指事物與事物之間直接或間接的因果關係。
經典因果律認為：如果將我們生活的宇宙看做一個孤立系統，那麼任意宇宙狀態都是其之前宇宙狀態積累的結果，任意運動狀態均是其前運動狀態積累的結果。
什麼樣的因，對應什麼樣的果。常言道：「種瓜得瓜，種豆得豆。」按照經典物理學的理解，任何一種現象或事物的產生和發展，都必然有其原因。宇宙萬物現在的狀態，都是其歷史狀態延續的結果；一個物體將來的運動狀態，都是其現在運動狀態延續的結果。
果由因生，這是因果律的基本原則。無因不能生果，有果必有其因。原因必定在先，結果只能在後，二者的時間順序不能顛倒。
因果法則有一個基本假設：時間箭頭永遠向前，未來事件不能影響過去事件。一旦發生時間旅行事件，因果律必定會被擾亂。
1943年，法國科幻小說作家赫內·巴赫札維勒（René Barjavel）在小說《不小心的旅遊者》中提出一個假設：假如你乘坐時光機回到過去，在自己父親出生前把自己的外祖母殺死，會出現怎樣的情形？
如果你回到過去殺死了年輕的外祖母，外祖母死了就沒有父親，沒有父親也就不會有你，那麼你的時間旅行就無從談起。
這就是關於時間旅行的外祖母悖論。
這個悖論聽起來有點血腥變態，有人將外祖母換成「進化為人類的第一條魚」。這雖然在情感上可以接受了，但是邏輯悖論仍然無法解決。
這個假設的核心問題，就是時間旅行是否可行。時間旅行牽涉到能量守恆問題，你回到過去，則在過去的那個時間點上，會平白無故地增加一些質量，而當下這個時間點上會莫名其妙地減少一些質量。從能量守恆定律的角度來說，宏觀世界的時間旅行無法實現，因果定律牢不可破。
在經典物理學中，只要精確掌握了一個系統最初的所有狀態，就能預言系統未來所有時間的狀態。拉普拉斯堅信決定論，他說：「我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。如果一個智者能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置，假如他也能夠對這些數據進行分析，那宇宙裡最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。對於這智者來說沒有事物會是含糊的，而未來只會像過去般出現在他面前。」拉普拉斯的決定論，來源於對因果定律的自信。
量子力學誕生之後，拉普拉斯的決定論受到了質疑。經典物理學以為電子就像行星一樣在原子核外圍，圍繞著原子核運動。但量子力學發現了全然不同的情形：電子根本沒有規定的軌道，只有隨機出沒的區域。粒子物理學家John Polkinghorne 指出：電子的位置具有不確定性，一個氧氣分子在與其他分子碰撞50次之後，僅考慮用牛頓力學來預測其位置，是不可能的事情。經典物理學的過程是可逆的，而熱力學理論發現「現實的物理過程」都是不可逆的。經典的因果律，遭遇了量子不確定性原理的挑戰。
微觀系統具有不確定性，它們的運動狀態完全是隨機的。微觀量子世界的運動狀態，只能用概率來描述。這種概率性，否定了經典因果律的決定論。
對經典因果律的致命打擊，是量子疊加態。
量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。例如，一個電子處於非觀測狀態時，它的存在狀態既可以是波，也可以是粒子；它的自旋狀態，既可以是上旋，也可以是下旋。一個電子的自旋狀態，只有在觀測事件發生之後，才會呈現出一個確定的狀態；但呈現出的是上旋或下旋，完全是隨機的。這樣一來，在微觀量子世界，現在事件不一定由過去事件來決定，經典因果律的「前因後果」定律就被打破了。
經典因果律的銅牆鐵壁，被量子的疊加陣法攻破，必然會引起一些人的不適甚至恐慌。但這也是一件好事：自由意識的存在，終於有了一塊堅實的根據地。
要知道，在經典因果律的統治下，人根本毫無自由意識可言。按照經典因果律的觀點，每一個基本粒子的運動狀態，無論是過去、現在，還是未來，都是確定的。一個人是由基本粒子組成的，包括大腦，這就意味著人的每一個意念都是被確定的。一個人想做好事，是被確定的；想做壞事，也是被確定的；一切都是被確定的，甚至想超脫這種宿命，也是被確定的。沒有自由意識，道德和法律就失去了存在的合法性。一個人要實施犯罪行為，完全是因為「命定」，身不由己。沒有自由意識的人類，必然生活在荒誕之中。
因果律在微觀量子世界被打破，我們也不必恐慌。其實不確定的微觀量子世界，會演化為確定的宏觀經典世界。經典因果律在微觀量子世界中被殺死，必會在宏觀經典世界中復活。
根據統計學原理，當微觀粒子系統數量足夠龐大之後，量子系統就會通過概率律，過渡到的確的經典物理學。微觀量子世界的不確定性運動，最終會表現為宏觀經典世界的確定性運動。例如，一個電子躍遷發射光子完全是隨機事件，但無數的電子躍遷發射光子，就會引起物體發光發熱，變成可以確定的物理量；這時候，量子系統的不確定性，在宏觀世界就表現出了確定性。
經典宏觀世界的確定性，是由微觀量子世界的不確定性演化而來。同樣，宏觀經典世界的因果律，也是由微觀量子世界的不確定性演化而來。微觀量子世界的運動是不確定的概率，但量子系統的集群運動，會表現為可以確定的因果律。
在量子疊加態中，一個系統可以同時處於兩個在經典世界裡不相容的態。在量子疊加態之中，因果具有不可分離性。量子系統不僅在物理狀態之間的界限不再分明，甚至連因果順序都不再明確，可以處於某種程度上的疊加。
非觀察狀態下的量子系統，因和果處於疊加態；觀察狀態下的量子系統，因和果表現為概率。我們要習慣這樣的表述方式，不要試圖用經典物理學的蓋子，去配量子力學的茶杯。在非定域性的微觀量子世界，用定域的經典觀念去理解量子系統的因果聯繫，是不合時宜的。量子力學並沒有違背因果定律，而是豐富了因果聯繫。
在經典物理學中，實驗者獨立於實驗對象，觀測事件對觀測對象的影響微乎其微，可以忽略不計。不能用宏觀經典物理學的思想，去理解微觀量子力學的現象。實驗者自身無法獨立於實驗之外，是量子力學和經典物理學的最大區別。
量子力學需要辯證唯物主義，辯證唯物主義也需要量子力學。深入量子力學的基本原理，以開放包容的態度虛心學習、認真思考，你會發現：量子力學閃耀著辯證唯物主義的光芒。