狹義相對論的危機

重點提要

■我們所經驗的宇宙裡，只有碰得到的東西才會直接受到我們的影響，因此這個世界似乎具有「局部性」。
■然而，量子力學透過「纏結」的性質，使兩個粒子不需中介就可互相同步，展現出超距作用。這是一種「非局部效應」。
■非局部效應不僅違反直覺，對狹義相對論也造成了嚴重的問題，物理學的根本為之動搖。


如果要移動一顆石頭，根據直覺，就是得去推它，或是拿一根棍子去碰觸它，或是下達指令，透過空氣振盪傳播到某個人的耳朵，叫他手持棍子去戳石頭，或是其他類似的辦法；更直截了當地說，這直覺意味著東西要緊靠在一起，才能發生直接影響。如果A不在B旁邊，但卻能影響它，那效應一定不是直接的，而是以一連串事件做連結，每個事件直接影響下一個，經由一段距離依序從A傳到B。每當我們以為找到了違反這項直覺的例外，結果總會發現並非如此，例如，扳開開關點亮城市裡的街燈（但仔細一想這是透過電線傳遞的），或是聽BBC的廣播（但我們接著會想到這是透過空中的無線電波）。至少，在日常生活經驗裡，我們是找不到的。

我們把這種直覺的想法稱為「局部性」（locality）。

量子力學顛覆了許多直覺，但沒有一個比推翻局部性來得更意義深遠。而且它為狹義相對論（21世紀物理學的基石之一）帶來的危機，迄今未能解決。

量子力學挑戰直覺

回溯至量子力學發展之前，以及用科學來探索自然之初，學者相信，理論上這個物理世界可以藉著世界最小、最基本的物理元素，得到完整的描述。也就是說，把所有物理元素的小故事集合起來，就可以完整表達出這個世界的故事。

但是量子力學違反了這個信念。粒子集合體所表現出的真實、可測量的物理特徵，有可能並非個別粒子特徵的總和，甚至毫無關聯。例如，根據量子力學，我們可以讓一對粒子相距恰好兩公尺，但是兩個粒子各自卻都沒有確切的位置。除此之外，「哥本哈根詮釋」這個理解量子物理的標準方法（於20世紀初經由偉大的丹麥物理學家波耳加以宣揚，而後一代一代傳授下去）堅持，並不是我們不知道個別粒子的準確位置，而是這個答案根本就不存在。詢問單一粒子的個別位置，就像詢問數字5的婚姻狀況一樣，是一個毫無意義的問題。這不是知識論（我們知道什麼）的問題，而是本體論（它是什麼）的問題。