01
通常來說，世界中的任何事物或事件都是自然規律的結果，而且這種自然規律可以透過科學的方法來揭示。
我們人類進入科學時代的標誌是在1687年，英國科學家艾薩克·牛頓在論文《自然定律》中，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後近三百年時間裡，牛頓的力學體系成為“一統”世界的金科玉律。
阿爾伯特·邁克爾遜
一直到1903年，諾貝爾物理學獎獲得者阿爾伯特·邁克爾遜還這樣認為：
“物理學中的那些較為重要的基本定律和事實………已經確立得十分牢固，它們被新的發現推翻的可能性微乎其微。”
就在人們開始完全相信，這些科學定律足以解釋宇宙萬物的時候，科學家們卻因為一次非同尋常的實驗結論，反而對這個世界的真實性開始產生了爭論。
1927年，在丹麥哥本哈根大學波耳研究所任講師的德國物理學家沃納·卡爾·海森堡，發表了論文《論量子理論運動學與力學的物理內涵》。
在這篇論文中海森堡提到：
當他觀測構成物質的基本粒子“電子”的狀態時，他每一次的觀察都會不可避免地對電子產生擾動。
海森堡認為，他可以透過觀測波長短於0.01埃米的伽馬射線來精確地測量電子的位置。但是要做到這一點，至少要有一個光子被電子反射。由於伽馬射線的光子能量很高，因此碰撞會顯著地改變電子的運動狀態，也就是影響電子的動量。
伽馬射線顯微鏡可以很精準地告訴海森堡電子的位置，但是它的擾動會使得電子的動量變得不確定。
也就是說，當海森堡可以準確地測得電子的位置時，卻無法同時測得電子的動量，或者反過來也是如此，哪怕用再精密的儀器也不行。
這是因為，只有在電子發光時，海森堡才看得見電子，而電子只有在跳躍時才會發光。而要測得電子的位置，就必須使它向別處移動。在這種情況下，海森堡的每次測量行為都會不可避免地會對電子產生擾動，進而改變它的位置和動量。
看到這裡，或許你還沒明白這件事情的詭異性。
具體來說，海森堡成功地證明了，我們不可能設想出任何一種辦法，把一個粒子的位置和動量同時精確地測量出來。你把位置測得越準確，你所能測得的動量就越不準確，你測得的動量越準確，你所能測定的位置就越不準確。海森堡還計算出這兩種性質的不準確度（即“測不準度”）應該是多大，這就是在量子力學中如雷貫耳的“不確定性原理”首次被發現。
這個原理可以延伸出：宇宙萬物在微觀狀態下，與我們通常所指的宏觀世界中物體的律動是“有所不同的”。
因為在宏觀世界中，要測量任何一種物體的位置、質量和速度，只要物體存在，就應該可以被精準地測量出來；
可是，在微觀狀態下，海森堡卻發現根本無法精準地同時觀測到一個電子的兩種狀態。
那麼，在某種意義上，我們可以說這個“電子”是不存在的；也可以說這個電子在測量前確實具有某種性質，但我們只是在測量後才知道它。而測量會改變並影響電子的未來行為，即改變其狀態。
“這意味著一個電子的存在與否，只有當你在測量它時，電子才有存在的意義。”
海森堡的這次發現被稱為“海森堡測不準原理”，它的公佈之日，可謂現代科學史的“最黑暗之時”。
之後，由此導致的一系列推論和解釋，將直接顛覆我們每個人的認知。
02
在海森堡的測不準原理被發現之前，很多科學家都這樣認為：
如果能夠預先測量到自然界中每個物體在任何時刻運動的位置和速度，那麼對於整個宇宙的現狀，或是過去，還是將來，原則上來說都是可以計算出來的。
“世間萬物有其因必有其果。”
在此基礎上，科學得到了巨大的發展。因而這一學說被稱為“決定論”，在17、18和19世紀近三百年的時間裡，決定論基本上統治了科學界：
一切運動都由確定的規律所決定；一切事物都由“因果關係”聯絡起來。
決定論的意思很簡單：既然世間萬物都可以用物理定律來解釋，那麼每一個事件之間必然要遵循嚴格的因果關係。如果人的意識也是完全由物質決定的，那肯定也得服從嚴格的物理定律。那麼，這個世界該如何發展，該走向何處，都是由自然界中的定律決定好了的。
就像我們根據牛頓力學體系可以預測行星的位置一樣，我們也可以根據物理定律來預測未來所有的事件。
這種觀點得到了當時包括愛因斯坦在內的許多科學家的支援。愛因斯坦在給波爾（量子力學的奠基人）的一封信中寫道：
“你信仰投骰子的上帝，我卻信仰完備的定律和秩序。”
因此在當時自認為神經還算正常的人都這樣認為：
世界是有序的，都是按照著嚴格的定律來執行，並且世間萬物的演化完全可以預測，都由因果關係所決定。
而海森堡的“測不準原理”卻在無意間否定了決定論。可是海森堡只不過是開了個頭而已，此後，一場曠日持久的辯論大戰更使人們的“科學世界觀”如同進入了“無邊黑暗之中”。
為保衛經典世界的實在性，一些科學家不遺餘力地提出關於不確定性原理的不同解釋。其中愛因斯坦等人提出的“隱變數理論”這樣認為：
“我們不清楚粒子間的詭異行為，是因為暫時還沒有找到其中隱藏的變數，粒子其實和乒乓球一樣是經典存在的。”
物理學家們在研究現實世界中的事物時，首先要承認物質世界是實際存在的——即具有定域性和實在性，那麼什麼是“定域”和“實在”呢？
定域性就是指一個物體只能被它周圍的力量所影響，絕對不能超過光速；實在性就是實實在在、真實、不是虛假的，並且與人的主觀意識無關。
決定論的基石，就是要求事物是客觀存在，還必須有一個“確定”的範疇，然後才能進行觀測和計算，最後推理出一個已被“決定的”世界。
然而，玻爾給愛因斯坦的反擊非常直接：
“愛因斯坦，停止談論上帝會做什麼。”
波爾和海森堡等人的結論同樣是驚世駭俗的，他們這樣認為：
“在微觀粒子的世界中，所謂的定域性是不存在的；而實在性，從粒子物理學角度也是無法確定的。”
當然，這種理論是絕大多數“正常人”所不願接受的，因為我們一般會毫不猶豫地認為這個世界是實實在在存在的，眼前的電腦、窗外的房屋、樹木，一切的一切……都是實實在在地待在那兒，並不會因為我們注意不到它們就不存在。
約翰·斯圖爾特·貝爾
然而，出乎所有人的意料，最終給愛因斯坦等人的決定造成重大打擊的，是貝爾不等式的驗證不成立。
很有諷刺意義的是，當約翰·斯圖爾特·貝爾在1964年提出這個不等式的時候，他原本是為了證明決定論的正確性，但實驗結果反而給了決定論最致命的一擊。
簡單來說，貝爾不等式就是一個微觀的母粒子衰變成的兩個子粒子，它們的自旋方向在（x,y,z）方向軸的自旋方向都應當是相反的。
按理說，兩個子粒子在不同方向軸的自旋方向的相關性應當滿足貝爾不等式，但是驗證結論卻是不等式不成立。
也就是說，無論兩個粒子相距多遠，兩個粒子是高度相關的（超光速）。
再者，世界如果是定域的，那麼兩個子粒子在被觀測之前，就不能已經存在，因為如果要存在的話，這兩個子粒子就要符合貝爾不等式，然而實驗的結論也是不符合的。
於是，貝爾不等式的驗證結論不成立就證明了：
“我們這個世界不可能既是定域的，又是實在的。”
03
測不準原理在一定程度上說明了科學測量存在的侷限性，它說明物理學上的基本定律有時也不能讓科學家在理想的狀況下正確認識研究體系，因而無法完全預測這一體系將要發生的變化。
這一原理的提出具有巨大而深遠的意義，它是對傳統科學的基本哲學觀——決定論思想的一次重大革新：
“不存在一個客觀的、絕對的世界。唯一存在的，就是我們能夠觀測到的世界。測量是新物理學的核心，測量結果向我們展示了宏觀世界同樣具有機率表象。”
到了今天，我們不得不承認，微觀世界中的粒子狀態可以疊加存在的事實，已經被越來越多的物理實驗(如電子的雙縫衍射實驗)所驗證，這是粒子在微觀世界中最重要的性質，也是量子力學的核心內容。
所以，量子力學告訴我們，在每一次的觀察之前，任何物質的最小組成部分——粒子的位置是不確定的：
粒子的位置分佈會遵循一個波函式，即在所有可能出現的位置，它都會出現。當你沒有觀察的時候，它會同時出現在所有可能的位置，處於所有位置的疊加態，而一旦你去觀察它，這時候就會導致波函式塌縮，它瞬間就會選擇在一個確定的位置出現。
那麼，按目前我們的世界觀來看，下面這些決定論理論我們必須得放棄了：
1、這個世界是單一的，即我們看到的這個世界；
2、這個世界是實在的，當我不去看它的時候，它依舊確確實實的存在著。
3、這個世界是定域性的，存在著因果，資訊傳遞的速度上限是光速。也存在著明確的時間先後順序。
4、這個世界存在自由意志這個東西。選擇做什麼是我的自由，而不是宇宙誕生以來就被確定了。
看到這裡，如果你被搞得五雷轟頂，暈頭轉向。不用惶恐，其實就連量子論的奠基人玻爾都不得不這樣承認：
“如果有誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子理論。”
04
宏觀世界是我們看得見、摸得到的萬物世界；而微觀世界是指分子、原子、電子等微小粒子層面的物質世界。
描述兩個世界的物理法則是不同的。牛頓力學體系和相對論理論用確定性方法(或決定論)描述宏觀世界。在這裡，一切事物的運動、變化都遵循必然性的規律；
而描述粒子的微觀世界則適用於統計方法，在這裡，一切瞬息萬變的微觀態只能給出一個可能、機率的結果。
這樣，我們就有了描述物理世界的兩種不同的方法：
確定性方法與統計方法，這兩種描述方法既是平等的伴侶，同樣有用、同樣重要、同樣為科學家所接受，但它們又是不可調和的兩種描述方法。
英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆森
最終，不確定性原理和它的證明獲得了科學家們廣泛的承認，自此以後，量子力學得到了迅速的發展，成為諸多科學家們的首要研究方向。
諾貝爾物理學獎獲得者英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆森認為，不確定性原理和貝爾不等式是“物理學中最重要的進展”，哲學家斯塔普則認為這是一次“意義最深遠的科學發現”。
