量子一词来自拉丁语quantum，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的个体。例如，“光的量子”是光的單位。量子，是指原子级别（包括电子，原子，光子等）的微粒子。所以“量子”代表的是物理学里的微观世界。

爱因斯坦和波多尔斯基还有罗森(EPR)三人，在1935年发表了发表了一篇质疑量子力学完备性的论文。在这篇文章里，他们提出了定域实在论(Locality and Realism)假设。“定域性”的意思是说，物体的属性只能受相邻区域发生的事件影响，遥远区域的事件不能以超光速影响本地物体，反之亦然。“实在论”的意思是说实验观测到的属性现象是来自某种物理实在，而与观测无关。这就是说，物质的特性是独立于观察者和观察方式的。爱因斯坦他们认为，道理是很明白的，即使你没看月亮，它也是挂在天上的。对于我们所看到和认知的宏观世界来说，这篇EPR论文阐述的似乎是真理。但对于量子世界，却是“悖论”。

首先，我们从观察微观粒子的波粒二象性实验来说明观测行为本身可以对观测对象的属性产生影响，即否定EPR的 “实在论”。

波粒二象性（wave-particle duality）的量子行为是微观粒子的基本属性之一。

以光来说明：

光的波动性：就像水的波纹一样，两个波峰相遇成为更高的峰，波谷相遇则成为平面。这是波的干涉现象。

下图是托马斯.杨的双缝实验，说明光的波动性。让光亮穿过一个狭窄的竖缝，变成一束窄的光线，然后再让这束光穿过两个狭缝，这时，在探测屏幕上就会显出有一组明暗交替的条纹。。当两束光的波峰相遇，得到的就是更亮的光，波谷相遇，致使更深更暗。这就如同水中波纹的道理，波的干涉或衍射效应。

现在已经有先进的物理仪器可将一束电子分成单个的电子然后让它穿过双缝，结果在探测屏上会显现上图一样明暗交替的图案。这真让人费解，单独电子似乎可以同时刻通过两条狭缝，并且自己与自己干涉。我们从未看到离散的物体会发生这样的物理行为，人们从未亲眼目睹老虎在同时刻穿越过两个并排的火圈。可是不论是电子，中子或任何其他量子尺寸的微观粒子甚至到更复杂的分子，都会产生类似现象。

但更让人费解的是：如果对一个电子进行跟踪观察，这个电子就（乖乖地）从一个狭缝中穿过，呈粒子投射在探测屏上，而不显现波的干涉性。如果你对每个单个的电子都进行观测，则会在探测屏上看到的是跟双缝对应的两条竖线。如下图所示。好像这些粒子有意跟人类捉迷藏，不让人了解它是怎样同时穿过双缝进行干涉的。难道是意识影响观测结果（物质）？

按照经典的量子理论解释，观测导致了波函数的坍塌，这时候电子是以实体粒子的方式运动，因此每次只能通过一条缝隙。如果安装了探测通过路径仪器，但是却让仪器处于关闭的状态，那电子依然会以波的形式，产生干涉。

其次，发表于1964年，爱尔兰物理学家约翰贝尔的贝尔定理（Bell's theorem）表明

“任何关于定域隐变数的物理理论无法复制量子力学的每一个预测”

贝尔定理是一种不可行定理， 又名贝尔不等式。这定理在物理学和科学哲学里异常重要， 因为这定理意味着量子物理必需违背EPR的定域性原理。

贝尔定理的实验验证所得到的结果，符合量子力学理论的预测，并且显示某些量子效应似乎能够以超光速行进。由于这验证结果，所有归类为隐变数理论、经得起考验的量子理论都只能限制为非定域种类。但是，至2014年， 所有完成的贝尔定理的实验验证，没有一个实验能够完全满足贝尔定理所有内含的要求，也就是说存在各种“漏洞”- “侦测漏洞”、“通讯漏洞”等等。不过物理学家相信，完美的贝尔定理实验可以在5年内出现。虽然完美的实验尚未出现，但主流量子力学教科书已将贝尔定理视为基础物理定理。但是，没有任何物理定理能够毫无疑问的被接受；仍有些物理学者反驳，贝尔定理隐藏的假定或实验漏洞否定了理论的正确性。

贝尔定理对于我们这些缺少专业知识的人来说，真是云山雾罩般难以理解。

但是以下陈述的“延迟量子路径选择“的实验，可以帮助我们理解贝尔定理的部分含义。这个实验是前边提到的双缝实验的“升级版”。

1979年，在普林斯顿纪念爱因斯坦诞辰100周年的专题讨论会上，惠勒正式提出了延迟选择的思想。惠勒说，电子好像未卜先知，从刚一离开发射器的时候，就事先知道前面有探测它行进路径的仪器，所以就从波形态转变成粒子形态。既然如此，要是我们经过巧妙设计将观测仪器放到双缝的后面的位置，然后等电子离开双缝一段时间之后，再决定是否打开仪器，来记录电子的路径。这样电子之前是以粒子状态通过了一条小缝，还是以波的形态通过双缝，完全取决之后我们如何选择——开或关闭记录仪器。

虽然听上去古怪，但这却是哥本哈根派的一个正统推论！惠勒后来引玻尔的话说，“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”，我们是在光子上路之前还是途中来做出决定，这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。

惠勒是爱因斯坦的同事、理查德·费曼的导师、最有名的物理思想家之一(提出万物皆是信息的思想)、最早使用黑洞这一名词称呼“黑洞”的物理学家。

在惠勒提出构想5年后，马里兰大学的Carroll O Alley和其同事当真做了一个延迟实验，其结果证明，我们何时选择光子的“模式”，这对于实验结果是无影响的；与此同时慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果。在这个最新版本中，研究人员使用意大利航天局的马泰拉激光测距天文台(MLRO)的装置分割了一束激光脉冲，因此光子可以更复杂的绕远的方式前进。激光通过的距离：从地面到外层卫星，再反射会地面。该实验就像最开始说的，再一次验证了事后的选择，决定了光子之前的行为。

这种 “逆因果关系”真是颠覆人类的世界观！

最后，引用本城"越吃越蒙山人" 文章里介绍的一个实验:  1999年，韩国人Kim Yoon-Ho设计的一项旨在观测光子通过双缝后物理属性的实验， 被称作“延迟量子路径选择删除”的实验，涉及到“量子纠缠”，设计思路有点复杂。

前面已经讲到，当一个光子被投射到一个刻有两条细缝到面板时，它有两个选择：如果这面板后没有仪器观测光子通过的路径的话，它就以波的形式同时从两条细缝中涌出，并能产生干涉现象；反之，如果有仪器在观测，它就以粒子方式通过A或B缝，不产生干涉。现在，金博士的想法是，我依然要启动观测仪器，但我要”欺骗”一下光子，让它不知道仪器记录并保留了哪个光子的路径。确切地说是延迟观测（两个相关联的）纠缠粒子的其中一个，看没有被观测的另一个粒子呈现何种形式 存在– 是波还是粒？

实验是这样的：在双缝的后面加一个自发参量下转换的BBO晶体，它可以把一个通过的光子转换成低了一半频率而相互纠缠的两个光子。然后，这两个光子的路径由Glen－Thompson棱镜分成上下两支。上面的一支不管是来自A缝(红线)还是B缝（蓝线），我们叫做“信号”光子，走向观测器D0。另一支是走向下方的叫“闲散”光子，通过一PS棱镜后，来自A缝的和来自B缝的光子又经过光线分离片（BSa, b, c, 它的作用是可能让光子透过或者反射）和镜片（Ma, b）反射分别走到四个光测器的位置，D1、D2、D3和D4。

从图中的颜色线路走向，我们注意以下几个要点：

－ 被D1和D2测到的光子，分不清是来自A还是B缝。

－ 被D3测到的光子肯定是来自B，被D4测到的光子肯定是来自A。

另外，从缝隙板到D1D2D3D4的光路长度比到D0的要长2.5米，这意味着在下方任一检测器上得到的闲散光子信息，都要比它的纠缠伴侣记录在D0上的晚8纳秒（十亿分之八秒）。

在这种设计环境下，D3和D4检测提供了延迟的“闲散光子所走的具体缝隙”路径信息，表明与之相纠缠的“信号”光子也是通过的同样的A或B路径。而D1和D2的检测记录所提供的信息表明不了自己来自哪条缝隙，所以也表明不了它的纠缠伴侣光子是从哪条缝过来的。到此时，光子从哪条缝过来的这种早先潜留下来的信息，通过几组偏分镜和反射镜之后，到达D1和D2后就分不清了，就变成延时消除了。到了届时合计装置（coincidence Counter）那里，实验者可以看到：

－ 当闲散光子在D1或D2上被检测到时，信号光子的图形是干涉波纹。

－ 当闲散光子在D3或D4上被检测到时，信号光子的图形就是简单的混块状，没有干涉。

这个实验再次证明了，当有测试去观察光子走哪条缝时，就不会有干涉；无观测时干涉出现。更重要的，让人吃惊的是，这个实验有别于经典的双缝实验之处：对于是否保留或消除闲散光子走哪条缝的信息，这一决定是在D0点信号光子状态被观测了8纳秒以后做出的。D0的观察没有直接产生光子是从哪条缝隙过来的信息，D3和D4的观测是提供了那条路径的信息，意思是这时没有干涉图纹能在D0中看到。同理，D1和D2没有提供路径信息，意味着这时D0上的图形是干涉波纹。换句话说，即便是在一个信号光子由于路途较短，早就到了D0，它在这里的干涉条纹出不出现，反而是取决于自己的纠缠对象——闲散光子在保留有路径信息的D3或D4上发现还是在没有保留路径信息的D1或D2上发现。更进一步，这就可以解释为，一个延后的对闲散光子路径的察看或不察看，可以改变以前的一个事件的结果。这就产生了一个时间和时间顺序的疑问，一个逆因果顺序的现象：如果D1D2D3D4的察看结果影响D0的图像，结果就跑到原因的前面去了。再设想一下，如果是光路足够长，延迟的时间就不仅仅是8纳秒那么无法察觉的瞬间了，在那样的情形下，一个时间间隔足够长的反因果事件会给人类的思维带来什么样的启示或迷惑呢？

当然，对这个实验的结果，对于纠缠的量子之间，这种看上去不以时间空间为约束的讯息传递背后的原因，专家可能会有更符合量子力学自身特性的解释, 未必所有结论的指向都是逆因果的时间回溯。即便如此，我们也不妨放纵一下狂野的思绪，在微观世界，会不会真的有与我们现实时间对称的负时间维度呢？毕竟，费曼在几十年前就想象过，一个电子可能在时间的坐标轴上向回行走。