在數學學領域，量子理論是由一群知名化學學家在20世紀的頭30年里構建的。量子理論描述了分子、原子和亞原子尺度上的一系列現象。
明天，量子理論的一些應用早已滲透到我們生活的方方面面，但我們對它的理解并不完整。許多量子現象其實與常識或日常經驗背道而馳，這除了經常讓大眾認為無法理解，也讓化學學家和科學哲學家倍感欣慰。
量子理論的一些反直覺現象與它的機率性質有關。一般，化學學家是不能對單個檢測的實際結果進行預測的，只能判定化學系統的可能檢測結果的機率。
非定域性
在量子化學學中，一個極具挑戰的概念是非定域性（）。非定域性是愛因斯坦（）對量子化學學的機率性提出異議的一種回答。在1935年發表的一篇影響深遠的論文中，愛因斯坦、波多爾斯基（Boris）、羅森（Rosen）對量子理論的完備性提出了指責。在這篇論文中，為了證明量子熱學和定域性（）之間的沖突，她們提出了一個現在被稱為EPR佯謬的思想實驗。
這個思想實驗形成了量子糾纏的概念，表明若想要合理化糾纏形成的個別非精典的相關性，遙遠的量子系統必須能即刻交換信息，例如當檢測糾纏系統中的一個粒午時，雖然另一個粒子遠在宇宙的另一端，檢測結果雖然也會穿過空間，立刻對其形成影響。但是依照狹義相對論，這是不可能的。
對此，她們的推論是，這個佯謬是由量子理論的不完備造成的，并覺得這些不完備性可以通過定域隱變量來糾正量子物理知識點，使量子化學學與精典化學學一樣具有確定性。而這些被愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”的糾纏現象，仍然是量子理論測試的主要焦點，也已成為量子信息領域的基礎。
1964年，美國化學學家貝爾（JohnBell）重新考量了EPR的觀點，提出了一種物理方式描述，證明了量子系統可以是非定域的。通過比較兩個糾纏粒子的檢測結果，他用貝爾定律表明，粒子之間的強相關性不可能用定義每位粒子各自屬性的定域隱變量來解釋，糾纏對中包含的信息必須在粒子間非定域共享。這些難以被任何定域理論重現的強相關性的屬性，如今被稱為貝爾非局域性。
2022年，阿斯佩（Alain）、克勞澤（John）和塞林格（Anton）就因在實驗中觀察到貝爾非定域性以及其他相關成就，而獲得諾貝爾化學學獎。
隱喻性
另一個具有挑戰性的看法則顯然指向了相反的方向，那就是隱喻性（）。隱喻性說的是，量子物體的檢測結果取決于“與境”（）。而與境指的是圍繞一個風波的所有細節，它能為我們提供更多關于發生了哪些以及怎么發生的信息。
舉例來說，當你去車庫時，會聽到停在哪里的是一輛車，而不是一只矮馬。在停車位上停著一只矮馬是很不尋常的事，對嗎？假如你搬去大都市中，這么的確是這樣；但若果你搬去安第斯山脈的牧場上，可能就不會不尋常了。你所在的地方就是你的與境，它為一只矮馬停在車庫里這一基本風波賦于了意義。
類似地，在數學學的檢測中，這些隱喻性描述了觀測的細節會怎樣或是否會影響被觀測的內容。這意味著檢測結果可能取決于我們怎樣進行檢測，或則我們選擇了哪些樣的檢測組合。諸如在檢測粒子的特點時，與其覺得這種特點具有固定的值，不如將它們視為語言中的詞組，其涵義可以根據與境而變化。
量子熱學未能告訴我們，當我們沒有在觀測時，如電子等量子粒子都在做些哪些。一個能提供更多信息的理論，其實能讓我們對這種粒子在任何時侯都在做哪些有一個完整的了解，而且能夠告訴我們可檢測的量的值，例如動量或載流子，雖然我們沒有企圖去檢測它們。
精典的牛頓熱學就是一個具有這種特點的理論。精典粒子有著具體的位置和速率，當我們沒有在觀測它們的時侯，也曉得它們在做哪些。科學哲學家稱這些特點為確定性，由于可檢測的量是具有確定的值的。這么，量子熱學中是否存在一個“確定的”理論？一個能告訴我們關于電子的一切的理論，并提供與量子熱學實驗相同的預測？
1967年，科亨（Simon）、施佩克爾（Ernst）提出，一個量子系統不可能擁有能在所有的可能性下定義其所有屬性值的隱變量。這在后來被稱為科亨-施佩克爾定律，它表明一個可以拿來描述量子粒子到底在做哪些（雖然我們沒有在觀測）的理論，必將是隱喻的。換句話說，一個電子的速率和載流子的值，必須以某種形式取決于我們怎么檢測它們。??????
大概在同一時間，貝爾也發覺了類似的結果，表示任何能重現量子化學學預測的隱變量理論都必須表現出隱喻性。
新研究
非定域性和隱喻性是隨著量子理論一齊出現的，但幾六年來，它們各自獨立發展。2014年，有科學家進行了一項與一個特殊案例有關的研究。她們在一個量子系統中，發覺只能觀察到非定域性和隱喻性的其中一種。這一發覺后來被稱為單配性（）。
科學家猜想，非定域性和隱喻性是以不同形式觀察到的相同的通常行為的不同面。但是，一項由中國和澳大利亞科學家舉辦的研究表明，無論從理論上還是實驗上，事實都并非這么。她們證明了這兩種現象是可以在量子系統中同時觀察到的。
這個幾何圖形表示實驗中所有檢測值之間的兼容關系。每位檢測值由一個頂點表示。由邊聯接的頂點表示兼容的檢測值。“觀察者A”（紅點）的兩個檢測值與“觀察者B”（藍點）的所有檢測值兼容。B的檢測值的兼容性在這兒用淺黃色的七邊形表示。2×2的兼容檢測集是聯合兼容的。(圖//)
這項新的研究明晰地表明，量子化學學與精典數學學的兩種不同的基本形式可以在同一系統中同時觀察到，這與一般的想法相反。為此量子物理知識點，非定域性和隱喻性似乎不是同一現象的互補表現。
實際上，非定域性是量子加密的重要資源，而隱喻性是特定量子估算模型的基礎。在同一系統中同時擁有三者的可能性，可以為新的量子信息處理和量子通訊合同的發展鋪平公路。
#創作團隊：
撰文：小雪
排版：雯雯