在量⼦⼒学的发展中,英国北爱尔兰物理学家约翰·⻉尔做出了极为重要的贡献。他在1964年对爱因斯坦等⼈提出的EPR佯谬,精⼼设计了⼀个由可观测物理量构成的不等式,即“⻉尔定理”,引出⼀系列物理实验,证明量⼦纠缠的确为真,改变了我们对量⼦现象的认识。
约翰·⻉尔在1964年回到欧洲原⼦能研究中⼼后,他还在继续研究量⼦问题,不过很⼩⼼地将量⼦论研究跟⾃⼰在欧洲原⼦能研究中⼼的“主业”——粒⼦和加速器研究分别开来,因为他在研究中早就发现量⼦论中有许多暗礁险滩,很难逾越。在美国休假时,⻉尔的研究有了突破,他发现约翰·冯·诺依曼的量⼦论假设中有⼀处错误,但是,⽤⻉尔⾃⼰的话说,“我抽身离开了。”
⻉尔在⽂中说,EPR佯谬已经发展成为论证量⼦论不完备、必须补充其他变量的依据。EPR认为,有了那些额外的变量,量⼦⼒学便可找回那失去的因果概念和定域性概念。⻉尔在⼀条注解中引⽤了爱因斯坦的话:“但我认为,我们应当牢牢抓住⼀个预设:如果系统S1和系统S2相隔甚远,系统S2的真实状况是不会因系统S1受到扰动⽽改变的。
”⻉尔表示,他要以数学的⽅法来说明爱因斯坦的因果观和定域观与量⼦⼒学的表述是不能共存的。
有⼀回⻄摩尼问我:“你可知道为什么⻉尔能够重拾EPR佯谬,⼜证明出能使⾮定域性跟量⼦论融为⼀体的定理?”接着他说,“认识约翰·⻉尔的⼈都知道,只有他可以,换了谁也不能够。⻉尔是个⾮常特别的⼈,他严谨好学,意志顽强,⽽且敢作敢当。他的性格⽐别⼈更坚强。他敢跟本世纪最著名的数学家约翰·冯·诺依曼较劲,还毫不犹豫地指出冯·诺依曼的预设是错的。然后⼜跟爱因斯坦较上了劲。”
爱因斯坦等⼈认为,空间距离遥远的系统之间的纠缠态是令⼈难以相信的。⼀个地⽅发⽣的情况怎么可能同时影响到远在天边的另⼀个地⽅的状况?约翰·⻉尔却能够超越爱因斯坦的直觉,建⽴⼀个伟⼤的定理,从⽽引出⼀系列物理实验,使量⼦纠缠终于被确⽴为真实的现象。⻉尔原本是⽀持爱因斯坦的定域性观点的,但他要借实验来证明这个观点究竟是对是错。