"物质与意识"的关系问题原本并不是一个新颖的话题, 作为马克思主义哲学的基本问题之一, 早有许多论述。但当朱清时院士运用量子力学的理论特征, 来论证"主观意识是客观物质世界的基础"、"测量的核心是人的意识", 乃至"客观世界是由一系列念头造成的"等观点时, ①就必须引起高度重视。因为这些论证已经把基于经验证实的科学、基于概念论证的哲学和基于恪守信仰的宗教, 完全搅和在一起。施郁教授在《知识分子》公众微信号上率先发表了批判性文章, 逐一展开反驳, 认为朱院士的观点曲解了量子力学, 误导了公众对物理学的认识, 特别指出朱院士"关于量子纠缠的讨论是严重错误的", 关于"念头产生'客观’的说法是非常不负责任的"②。施教授的反驳是基于量子力学的基本知识点展开的。本文则试图回到历史之中, 通过考证薛定谔当年设计"猫"实验和提出量子纠缠概念的目标与过程, 来进一步论证"薛定谔猫"实验和量子纠缠现象, 并没有为"主观意识是客观物质世界的基础"等观点提供理论证据, 而是试图揭示基于经典实在论立场来理解量子测量所带来的悖谬。
一 "薛定谔猫"佯谬提出的背景从理论上讲, 量子纠缠现象是由薛定谔方程本身的特殊性质所蕴含的, 但在实践中, 薛定谔正式提出量子纠缠概念并赋予其含义, 却比方程晚了差不多十年的时间。在这十年间, 物理学家虽然意识到量子测量完全不同于经典测量, 但并没有突出二者之间的实质性差别, 更没有用概念来概括这一差别, 只是围绕如何理解量子力学展开争论。最著名的争论当属爱因斯坦与玻尔之间的三大论战。玻尔把他与爱因斯坦论战的焦点归纳为, 用什么样的态度看待量子力学对传统自然哲学的惯常原理的背离:量子力学放弃经典物理学传统中的决定论的因果性描述, 接受概率的因果性描述, 应该只被看成是一种方法论上的权宜之计呢？还是应该进一步被看成是对自然界的一种客观认知呢？爱因斯坦坚持前者, 而玻尔接受后者。这便是他们就量子力学的内在自洽性、不确定关系的有效性和量子力学的完备性三大论战的主要根源所在。
1935年, 爱因斯坦、波多尔斯基和罗森三人联名在《物理学评论》杂志上发表了标志着第三次论战的重要檄文:"能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？"①这篇檄文是从经典实在论的立场出发, 来论证量子力学对实在的描述是不完备的。论文发表不久, 薛定谔就写信给爱因斯坦说, 读到EPR论文非常高兴, 认为这篇文章抓住了教条的量子力学的辫子。爱因斯坦在回信中写道, "你是惟一一个我愿意与之交换意见的人。其他的同行在看问题时几乎都不是从现象到理论, 而是从理论到现象, 他们无法从已接受的概念网中跳出来, 而只是在里面奇怪地蹦来蹦去。"②
薛定谔在EPR论文的激发下, 不到一个月的时间, 就在德国《自然科学》杂志上发表了标题为"量子力学的现状"的文章, 英译版发表在《美国哲学学会进展》杂志③。这篇文章的目标是基于对经典观念与量子观念的比较, 进一步从理论上加深对量子力学深层问题的理解。薛定谔运用比较的方法, 从讨论经典物理学的模型与表征、量子力学中的变量、统计性等概念出发, 设计了著名的"薛定谔猫"实验, 接着分两大部分讨论了量子测量问题, 并在讨论中首次创造了"纠缠"这一概念。然而, 令人遗憾的是, 国内学界似乎对"薛定谔猫"很熟悉, 但却对薛定谔是在怎样的语境中提出"猫"实验却无人问津, 出现了在脱离语境的情况下随意夸大这个悖谬的现象。
薛定谔认为, 在经典物理学中, 所有的自然客体都被证明是真实存在的, 物理学家在所考虑的有限范围内, 能够基于他们所拥有的实验证据, 在没有直觉想象的前提下, 建立对自然客体的一种表征。但是, 这并不意味着, 人们能够以这种方式了解事物在自然界中的发展变化。为了了解事物的变化, 需要借助于所创造的图像或模型来进行。人们确信根据理论表征得出的预言, 能够得到实验的证实。如果在许多实验中, 自然客体的行为确实如同模型所描述的那样, 那么, 人们就认为这个图像或模型在本质特征上与实在相符合。如果在新的实验条件下或运用更先进的测量技术, 得出了不一致的结果, 人们就会对原来的图像或模型作出进一步的修正。这样, 人们根据事实调整假设, 并从假设中剔除主观判断, 就会使图像或模型向着越来越逼近实在的方向发展。
运用这种模型方法的信念基础是:客体的初始状态, 在某种程度上, 真的能完全决定未来的演变, 也就是说, 与实在完全相一致的完备的模型将能精确地计算出未来的实验结果。但薛定谔指出, "完备的模型"意味着这个模型能够全面反映实在的各个方面, 这只是一种理想情况, 事实上, 思想适应实验的过程是无限的。因此, "完备的模型"其实是一个自相矛盾的术语。
在量子力学中, 模型的变量提供的是概率值, 而不是测量将会得到的确定值。特别是, 量子力学中的不确定关系使得量子模型, 不再能像经典模型那样, 同时确定每个变量的值。对于位置和动量之类的共轭变量来说, 确定一个变量的值, 要以牺牲另一个共轭变量值的确定性为代价, 位置与动量之间的关系满足海森堡的不确定关系。这种模糊性只限于原子尺度以内。为了突出量子力学的这种独特性, 薛定谔进一步设计了一个"猫"实验来设想, 如果不确定性影响了在宏观意义上能看得见的有形物体, 将会出现的情况。
薛定谔设想的实验是:把一只猫关闭在一个封闭的钢制盒子内, 盒子内底部装有极残忍的装置(必须保证这个装置不受猫的直接干扰):在一台盖革计数器内置入一块极少量的放射线物质, 使得在一个小时内, 只有一个原子发生衰变或者没有原子发生衰变, 这两种情况发生的概率都是50%。如果原子发生了衰变, 那么, 计数器管就放电, 通过继电器启动一个榔头, 榔头会打破装有氰化氢的瓶子, 氰化氢挥发, 会使猫中毒身亡。经过一个小时之后, 如果没有发生衰变, 那么猫仍然活着。可是, 按照量子力学的描述, 在这个盒子被打开之前, 整个系统的波函数所提供的是活猫与死猫的一种叠加态, 这个叠加态由两个分量组成:一个是意味着死猫和原子衰变态的关联, 第二个分量意味着活猫与原子稳定态的关联。如果观察者希望知道猫的具体状态, 那么, 就必须打开封闭的盒子进行观看。在观看之前, 猫只能处于叠加态, 但多次观察之后, 出现两种状态的可能性是等价的。
这个思想实验的典型特征是, 把原本只限于原子领域的不确定性, 以一种巧妙的方式转变为能被直接观察的不确定性, 即, 只有通过打开这个容器进行直接观察, 才能解除不确定性。或者说, 猫的状态取决于观察者的"观看"这一举动。薛定谔指出, 如果观察者不打开盒子, 那么, 猫将会有50%的概率活着, 有50%的概率死亡。这就使得我们难以天真地把这种"模糊的模型"接受为对实在的有效表征。就其本身而言, 这并没有体现出任何矛盾, 但是, 从经典物理学的观点来看, 在一张完全没有聚焦的照片和云雾室的快照之间, 确实有着很大的不同。这个思想实验比EPR论文中的思想实验更明确地揭示了基于经典观念来理解量子测量所存在的悖谬之处。可见, 从这篇文章来看, 薛定谔设计猫实验的目标是说明, 如果运用经典模型与表征概念来理解量子测量, 就会导致悖论, 而不是试图证明"主观意识决定了猫的状态"。
二 "纠缠"概念的提出薛定谔在设计了这个思想实验之后, 紧接着讨论认识论问题。他指出, 在量子力学中, 不确定性实际上并不是指模糊不清, 因为实际情况总是所完成的观察提供了缺失的知识(missing knowledge)。因此, 从这个困境来看, 不确定原理只能求助于认识论来营救自己。按照量子力学的哥本哈根解释, 在自然客体的态与我们对这个客体的认识之间是没有区别的。从本质上看, 只存在察觉(awareness)、观察、测量。如果据此你获得了物理客体在特定时间所处状态的最佳知识, 那么, 你就能回避进一步追问有关"现实状态"的问题。因为你相信, 进一步的观察不可能超越你关于这个状态的知识范围。
因此, 薛定谔得出结论说, 在量子力学中, 实在抵制凭借模型进行模仿。我们必须放弃经典实在论, 直接依赖于测量提供的结果。但是, 放弃经典实在论的逻辑推论是, 一个变量在测量之前没有确定的值, 而对它的测量, 也不意味着确定它所具有的值, 而是意味着肯定还有标准来判断, 测量是否正确, 方法是否精准。如果实在不会决定被测量的值, 那么, 至少被测量的值必须决定实在。也就是说, 所希望的判断标准只能是:重复测量必定得到相同的结果。薛定谔把这种基本观念归纳为:"在马上重复测量过程时, 如果第二个系统(指针的位置)的很敏感的变量特征总是在某种误差允许的范围内再现, 那么, 两个系统(被测量的客体和测量仪器)之间有计划地安排的相互作用被称之为关于对第一个系统的测量。"①
薛定谔说, 这个陈述需要进行另外的讨论:这绝不是一个完美的定义。经验比数学更复杂, 而且, 在一个完美的句子中, 经验是不容易被捕捉到的。放弃经典实在论也强加了一些责任。从经典模型的观点来看, 波函数陈述的内容是很不完备的, 从量子力学的观点来看, 却是完备的。于是, 薛定谔指出, 在量子力学中, 测量把波函数随时间变化的规律悬置起来, 导致了相当不同的突然变化, 而这种变化并不是受定律支配的结果, 而是直接测量的结果。因此, 微观领域的定律与经典的定律完全不同, 不能被应用于测量, 或者说, 波函数不再像在经典物理学中那样, 被看成是对可实验证实的客观实在的表征。
薛定谔在明确了波函数与测量的关系之后, 继续讨论的三个问题是:(1)由于测量, 波函数的不连续变化是不可避免的, 这是因为, 如果使测量仍然具有意义, 就必须获得所测量的值; (2)不连续的变化肯定不受其他有效的因果律的支配, 因为这种变化依赖于测量所得到的值, 而测量所得到的值并不是在测量之前预先确定的; (3)这种变化也一定包括某种知识的损失, 但知识是不可能失去的, 因此, 客体必须发生不连续的变化, 而且, 是以不可预测的不同方式发生这些变化。
那么, 这怎么会合乎情理呢？薛定谔说, 这是一个复杂的问题, 也是量子理论最困难和最有趣之处。为了回答这一问题, 薛定谔开始讨论如何客观地理解被测量的客体与测量仪器之间的相互作用问题。他认为, 关键在于, 两个曾经相互作用过的子系统在完全分开之后, 只要人们拥有每个子系统的波函数, 那么, 也就拥有两个子系统共同的波函数。反之却不然。这实际上是说, 整体的最有可能的知识不一定包括其组成部分的知识, 也就是说, 整体处于确定的态, 而个体部分却没有处于确定的态。但是, 对第一个子系统的测量, 总能相应地预言测量另一个子系统时所处的状态。可是, 如果两个子系统只是并列关系, 根本没有进行过任何相互作用, 那么, 对第一个子系统的测量就不可能提供对另一个子系统的预言。
为此, 薛定谔指出, 所发生的"预言的纠缠"(entanglement of predictions)显然只能回到这样的事实:两个子系统事先已经在真正意义上形成了一个系统, 也就是进行了相互作用, 并留下了彼此的痕迹。薛定谔把这种情况称之为我们对两个子系统的知识的纠缠。两个子系统再分开之后, 总系统的知识逻辑上不再分裂成两个单一系统的知识之和。在这里, 薛定谔第一次创造了"纠缠"这一术语来指曾经相互作用过的两个子系统在分开之后, 我们能够根据对第一个子系统的测量结果, 来预言测量第二个子系统时将会得到的结果, 意指这两个子系统是相互纠缠在一起的。在这里, 从一个系统的测量结果, 来预言另一个系统的测量结果, 并没有任何信息的传递, 而是由总系统的性质来决定的。
在德文版的"量子力学的现状"一文发表后不久, 薛定谔越来越意识到, 在量子测量中, "纠缠"概念很重要, 是量子力学的特征性质。于是, 1935年10月, 他又在《剑桥哲学学会的数学进展》杂志上发表了一篇文章。这篇文章是用英文发表的, 标题为"对分离系统之间的概率关系的讨论" ①。在这篇文章中, 薛定谔继续推广EPR论文的讨论, 第一次明确地用"纠缠"概念来描述EPR思想实验中两个曾经耦合的粒子, 分开之后彼此之间仍然维持某种关联的现象, 或者说, 用"量子纠缠"这一概念来描述复合的微观粒子系统存在的那种难以理解的特殊关联。
薛定谔在"对分离系统之间的概率关系的讨论"一文中开门见山地指出, 当两个系统由于受外力作用, 在经过暂时的物理相互作用之后, 再彼此分开时, 我们无法再用它们相互作用之前各自具有的表达式来描述复合系统的态, 两个量子态通过相互作用之后, 已经纠缠在一起。②不管这两个量子系统分离之后相距多远, 都始终会神秘地联系在一起, 其中一方发生变化, 都会立即引发另一方产生相应的变化。薛定谔对这种特殊情境的另一种表达方式是:一个整体的最有可能的知识不一定是它的所有部分的最有可能的知识, 即使这些部分可能是完全分离的, 有能力拥有各自的"最有可能的认识"。这种知识的缺乏决不是由于这种相互作用是不能够被认识的, 而是由于这种相互作用本身。③可见, 薛定谔提出量子纠缠概念是为了描述量子测量的不确定性, 并不是为了突出意识对测量的决定作用。
三 "猫"案例与意识决定论"薛定谔猫"的思想实验反映了运用经典观念理解量子测量的困难所在。其实, 冯·诺意曼在运用"投影假设"描述量子测量时, 已经提出过这一困难, 只是不如"猫"实验那么明确和尖锐。1932年, 冯·诺意曼在《量子力学的数学基础》一书中证明, 一个微观系统的量子态, 可以按照两种完全不同的方式来演化:(1)当量子系统没有受到测量时, 它的态(即态函数)将按照薛定谔方程进行演化, 这个演化过程是连续的和可逆的物理过程; (2)当量子系统受到某种测量之后, 对象与测量仪器构成的组合系统的态, 将会发生不连续的和不可逆的变化, 量子系统从叠加态转变为具体的可能态。
第一种演化方式描述的是微观物理系统的演化行为, 第二种演化方式描述的是微观系统与宏观系统作用的演化行为。不连续的演化通常用"投影假设"或"波函数的塌缩"来解释。问题在于, 在实际的测量过程中, 从微观的叠加态到一个宏观的可能态的转变将在哪里发生？为什么这个转变过程不能用薛定谔方程来描述？而是必须附加所谓的"投影假设"来描述？这就是量子哲学家所说的"量子测量难题"。冯·诺意曼认为, 量子测量系统同经典测量系统一样, 也是由测量主体、被测量的客体与测量仪器组成的。所不同的是, 在量子测量的过程中, 被测量的客体与测量仪器组成了更大的复合系统。
问题在于, 如果观察者完成了一次测量, 那么, "投影假设"必然在这个系统的某一个中间环节起作用。冯·诺意曼认为, "投影假设"起作用的地方是任意的和可变的。这样, 在对象系统中, 客体链条的无限延伸, 理论上就把观察者的感知器官与大脑也包括在对象系统之内, 从而使对象与仪器之间的分界线, 最终位于观察者的大脑与意识之间。因为只有观察者的意识属于主体范畴, 不能被包括在客体系统之内。然而, 被测量的可观察量是微观的, 不可能直接地在宏观意义上被观察到, 必须借助于与它发生相互作用的宏观可观察量来实现。那么, 可以认为, 观察者的观察行为本身将会影响宏观的可观察量, 然后依次类推, 最后影响到微观的可观察量吗？
"薛定谔猫"实验使冯·诺意曼的抽象讨论明朗化。诺贝尔奖获得者维格纳把"薛定谔猫"实验改进成为"维格纳的朋友"实验。他设想, 当薛定谔的猫在盒子里默默地等待命运的判决之时, 有一位朋友戴着一个防毒面具也同样呆在盒子里观察这只猫。这时, 站在盒子外面的维格纳猜测他的朋友正处于(活猫, 高兴)和(死猫, 悲伤)的混合态。可事后当他询问这位朋友盒子里发生的情况时, 这位朋友肯定会否认这一种叠加状态。但是, 维格纳论证道, 当朋友的意识被包含在整个系统中的时候, 叠加态就不适用了。意识作用于外部世界, 使波函数坍缩。由于外部世界的变化可以引起意识的改变, 根据牛顿第三定律, 即作用力与反作用力定律, 意识也应当能够反过来作用于外部世界。维格纳在1967年出版的论文集中评论"身心问题"时, 论证了这种意识决定论的观点。朱院士宣传的观点只不过是这一观点的翻版而已。然而, 值得注意的是, 维格纳的观点, 是在缺少量子测量理论的前提下, 人为想象的结果。
事实上, 早在1962年, 物理学家丹纳瑞(A.Daneri)、朗林格(A.Loinger)和普让斯布瑞(G.M.Prospperi)就联名提出一个简称为DLP的测量理论。DLP理论的主要目的是尽可能地排除被观测对象S和测量仪器M组成的系统中的叠加态。他们证明, 测量仪器是由大量的粒子所组成的系统, 它有许多自由度。考虑到热力学效应的存在, 当这样一个系统处于叠加态时, 实际上已经取消了叠加的干涉特征。结果在统计的意义上, 一个叠加态与关于所有相关可观察量的混合是难以区分的。如果把要测量的宏观系统S+M称为系统Ⅰ, 把用来测量这个系统的另外的宏观系统称为系统Ⅱ, 那么, 与系统Ⅰ的统计算符所对应的、由属于不同的宏观系统的态矢的叠加所描述的纯态是相等的, 在这种意义上, 我们所关注的系统Ⅱ就是上述宏观态的一种混合。这样, 对于S+M系统来讲, 它的纯态演化的行为与混合态是一样的。之后, 物理学家通常用量子消相干的观点来解释"投影假设", 从而提供了从相互作用的视角来解释"薛定谔猫"的状态变化的一条思路。
1974年, 雅默在《量子力学哲学》一书中指出, 从事实际工作的物理学家并未受到量子测量理论的这一缺陷的严重干扰。普特南认为, "宏观可观察量在任何时候都取确定值的原理并不是从量子力学的基础推出的, 而毋宁说是作为一个附加的假设而硬拉进来的。"①马格脑分别在1936年和1963年发表的论文中强调指出②, 在测量与态的制备之间存在着一个决定性的区别:测量产生了一个关于特定的可观察量的值, 而制备产生了一个处于同样状态的粒子系综。所以, 应该区分态的制备与测量是一个过程的两个阶段, 冯·诺意曼对"投影假设"的分析混淆了上述区别, 最后只能出现悖论; 伦敦(Fritz London)等人提出, "投影假设"根本不是直接的物理过程; 特勒(P.Teller)在1983年发表的一篇论文中论证说, "投影假设"完全是一种幸运的近似。之所以说近似, 是因为实际发生的过程不会像"投影假设"所说的那样精确地局限于某种态; 之所以说是幸运, 是因为原则上还没有一种公认的方法或方案能把这种近似转变为准确的陈述。①
总之, "投影假设"只是对不连续的量子测量过程提供了一种可能的解释。从概念上看, "投影假设"本身所存在的问题与量子测量是有所区别的。如果我们只把"投影假设"理解成是对测量现象的一种说明, 那么, 也只是与量子理论没有明显联系的一种人为假定。这个假定是否成立, 还需要进一步诉诸实验的证实。
量子测量引发的更加深刻的问题是:大量原子、分子所构成的生物与这些微观粒子遵从的量子力学规律之间究竟有怎样的关系？由于自我意识的机制至今仍然是未解之谜, 有人设想, 意识的产生可能与量子力学或更深层次的微观规律有关, 或许, 人类思维过程中的"顿悟"、"灵感"等目前无法解释的现象, 与测量后的确定态是从测量之前的叠加态中跳出来那样, 也与人脑的微观机制有关。但目前这也只是一种推测。在这种情况下, 朱院士把科学无法解答的问题, 通过想象延伸推广到哲学与宗教的层面, 显然是站不住脚的。
四 实验中的"薛定谔猫""薛定谔猫"提供了使量子力学的适用领域从微观延伸到宏观的一个范例, 虽然揭示了用经典实在观理解量子测量所带来的困难, 但却为物理学家寻找经典与量子边界的研究提供了思路。自20世纪80年代以来, 物理学家开始通过实验全面地检验这方面的各种观点与结论。尤其是近些年来完成的超导约瑟夫逊制备的薛定谔猫态实验和正反方向持恒电流宏观相干叠加实验表明, 人们有可能实现宏观尺度上的量子态叠加。②从量子消相干的观点来看, 组成宏观物体的内部微观粒子的个体无规则运动和宏观物体所处环境的随机运动, 会与宏观物体的集体自由度耦合纠缠起来, 产生对集体自由度的广义量子测量。随着环境自由度或组成宏观物体的粒子数增多, 与之作用的量子系统会出现量子消相干, 使得量子相干叠加名存实亡。因此, 当代物理学家认为, "薛定谔猫"的悖谬, 可能起因于对问题的不恰当表述。目前物理学家通过冷原子的干涉实验表明, 量子测量形成了空间态和内部态的纠缠态, 干涉条纹消失是内部态作为"仪器"与空间态相互作用的结果。③
具体来说, 在"薛定谔猫"实验中, 猫的"死"与"活"代表了猫的两种集体状态或两个宏观可区别的波包。由于宏观物体由大量微观粒子组成, 其组成部分的运动不是严格协调一致的。在这种情况下, 必须考虑许多内部自由度对集体状态的影响。这种影响与集体状态形成理想的量子纠缠, "平均掉"内部自由度的影响, 宏观物体的相干叠加性就被破坏了:也就是说, 死猫与原子衰变态的关联, 以及活猫与原子稳定态的关联, 都是经典的。因此, 由于量子消相干的缘故, 像"猫"这样的宏观物体不会稳定地处于一个相干叠加态上。而且, 目前已有实验表明, 如果把量子测量当成一个相互作用产生量子纠缠的动力学过程, 对含有限粒子数的体系, 量子消相干不再是一个瞬间, 而是一个渐进演化的过程。也就是说, 在这个实验中, 猫的死活只能是一个事件。有限大小的猫(猫的内部组成粒子数目是有限的)会经历部分消相干, 从"量子猫"到"经典猫"是一个渐进的半经典过渡。④
五 余论总之, 薛定谔之所以提出量子纠缠概念, 是为了揭示用经典模型与表征关系, 在理解量子测量时导致的问题, 说明耦合量子系统的知识, 不可能被还原为组成部分的知识。现在, 物理学家对"量子纠缠"现象的描述, 通常是指曾经发生过相互作用的两个粒子或两个同源粒子, 在彼此分开之后, 不管它们相距多远, 它们之间始终都存在着一种即时关联, 测量者能够根据一个粒子的变化, 预言另一个粒子的变化。根据后来玻姆简化后的EPR思想实验, 也可以把量子纠缠表述为:两个纠缠粒子在测量之前都没有确定的自旋态, 只有通过实际测量之后, 它们才能拥有确定的自旋态。理论提供的测量得到的态是随机的。也就是说, 这样的两个量子系统在相互分离开之后, 将会失去它们各自的独特属性, 贡献出整体的属性。这是一种非还原的整体论。
举例来说, 假如有两个粒子, 其中, 粒子1只能处于态A和C之一, 并且, A和C不能同时存在; 粒子2只能处于态B和D之一, 并且, B和D也不能同时存在。当两粒子系统处于态AB时, 意味着粒子1处于态A, 粒子2处于态B。同样, 系统处于态CD时, 代表粒子1处于态C, 粒子2处于态D。根据量子力学的态叠加原理, AB+CD也是这两个粒子系统的态, 这个叠加态就是一个纠缠态。我们在对这个复合系统进行测量时, 如果测量到粒子1处于态A, 那么, 粒子2就必然处于态B, 同样, 如果测量到粒子1处于态C, 那么, 粒子2就必然处于态D。意思是说, 当粒子1和粒子2处于叠加态时, 我们不再可能完全撇开一方的态来孤立地描述另一方的态。①
这与经典物理学中的知识相违背。经典物理学认为, 两个物体之间发生相互影响, 一定是某种相互作用的结果, 通常用力来解释。这种相互作用可以是直接的, 也可以是间接的。直接的相互作用比比皆是, 特别容易理解。比如, 两个小球在发生碰撞之后, 如果不再相互接触, 一个小球的状态变化与另一个远距离的小球的状态变化无关。如果我们要对远距离的物体施加作用, 就需要有媒介物。比如, 根据声学理论, 人与人之间的交流之所以可能, 正是因为我们的声带振动, 导致空气分子的波动, 分子波动穿越两人之间的距离, 引起对方的耳膜振动的缘故。因此, 我们通常会习以为常地认为, 在空间上彼此分离开来的两个物体, 不管过去它们之间是否有过作用, 在分离之后, 就会成为彼此独立的个体。物体的这种性质被称之为"定域性"。物体的定域性是物体保持其个体性的基本前提。但是, 量子纠缠现象却表明, 两个纠缠的粒子虽然在空间上分离开来, 可在属性上依然相互纠缠在一起, 这是由薛定谔方程的性质决定的。
另一方面, 在物理学的发展史上, 根据物理理论的数学方程的性质, 推论出新的概念和预言新的现象, 尔后得到实验证实的案例并不少见, 比如位移电流概念的提出、电磁波的预言等。有所区别的是, 这些新概念的提出或新现象的预言没有带来对物理学基础理论的挑战, 而是拓展了理论体系的应用范围。抛弃"以太"概念, 虽然导致了相对论力学的产生, 带来了时空观的变革, 但是, 同样没有对科学物理学的思维方式提出挑战。相比之下, 量子纠缠概念的提出是一个例外。从理论上讲, 虽然像位移电流概念是麦克斯韦方程组的一个组成部分一样, 量子纠缠概念也蕴含在薛定谔方程中, 但是, 量子纠缠概念的提出与接受却远远不像位移电流那样, 一经提出便被物理学家顺利接受, 而是经历了基于哲学假设的观念之辨, 到几十年之后的实验证实和当前不断发展的技术应用这样一个漫长的过程。
当前, 虽然量子纠缠现象已经作为一种资源, 被应用于量子通讯、量子计算和量子密码等领域。但并不等于说, 物理学家已经搞明白了量子纠缠现象发生的内在机理。薛定谔方程本身并没有提供在进行量子测量时, 量子态如何从叠加态塌缩为可能态的具体过程, 用"投影假设"来描述量子测量结果, 是外加于量子力学的人为假定。朱院士用这个未经证明的假设来作为"主观意识是客观物质世界的基础"等观点的证据, 显然既不科学, 也没有说服力。