在数学学领域，量子理论是由一群知名化学学家在20世纪的头30年里构建的。量子理论描述了分子、原子和亚原子尺度上的一系列现象。
明天，量子理论的一些应用早已渗透到我们生活的方方面面，但我们对它的理解并不完整。许多量子现象其实与常识或日常经验背道而驰，这除了经常让大众认为无法理解，也让化学学家和科学哲学家倍感欣慰。
量子理论的一些反直觉现象与它的机率性质有关。一般，化学学家是不能对单个检测的实际结果进行预测的，只能判定化学系统的可能检测结果的机率。
非定域性
在量子化学学中，一个极具挑战的概念是非定域性（）。非定域性是爱因斯坦（）对量子化学学的机率性提出异议的一种回答。在1935年发表的一篇影响深远的论文中，爱因斯坦、波多尔斯基（Boris）、罗森（Rosen）对量子理论的完备性提出了指责。在这篇论文中，为了证明量子热学和定域性（）之间的冲突，她们提出了一个现在被称为EPR佯谬的思想实验。
这个思想实验形成了量子纠缠的概念，表明若想要合理化纠缠形成的个别非精典的相关性，遥远的量子系统必须能即刻交换信息，例如当检测纠缠系统中的一个粒午时，虽然另一个粒子远在宇宙的另一端，检测结果虽然也会穿过空间，立刻对其形成影响。但是依照狭义相对论，这是不可能的。
对此，她们的推论是，这个佯谬是由量子理论的不完备造成的，并觉得这些不完备性可以通过定域隐变量来纠正量子物理知识点，使量子化学学与精典化学学一样具有确定性。而这些被爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”的纠缠现象，仍然是量子理论测试的主要焦点，也已成为量子信息领域的基础。
1964年，美国化学学家贝尔（JohnBell）重新考量了EPR的观点，提出了一种物理方式描述，证明了量子系统可以是非定域的。通过比较两个纠缠粒子的检测结果，他用贝尔定律表明，粒子之间的强相关性不可能用定义每位粒子各自属性的定域隐变量来解释，纠缠对中包含的信息必须在粒子间非定域共享。这些难以被任何定域理论重现的强相关性的属性，如今被称为贝尔非局域性。
2022年，阿斯佩（Alain）、克劳泽（John）和塞林格（Anton）就因在实验中观察到贝尔非定域性以及其他相关成就，而获得诺贝尔化学学奖。
隐喻性
另一个具有挑战性的看法则显然指向了相反的方向，那就是隐喻性（）。隐喻性说的是，量子物体的检测结果取决于“与境”（）。而与境指的是围绕一个风波的所有细节，它能为我们提供更多关于发生了哪些以及怎么发生的信息。
举例来说，当你去车库时，会听到停在哪里的是一辆车，而不是一只矮马。在停车位上停着一只矮马是很不寻常的事，对吗？假如你搬去大都市中，这么的确是这样；但若果你搬去安第斯山脉的牧场上，可能就不会不寻常了。你所在的地方就是你的与境，它为一只矮马停在车库里这一基本风波赋于了意义。
类似地，在数学学的检测中，这些隐喻性描述了观测的细节会怎样或是否会影响被观测的内容。这意味着检测结果可能取决于我们怎样进行检测，或则我们选择了哪些样的检测组合。诸如在检测粒子的特点时，与其觉得这种特点具有固定的值，不如将它们视为语言中的词组，其涵义可以根据与境而变化。
量子热学未能告诉我们，当我们没有在观测时，如电子等量子粒子都在做些哪些。一个能提供更多信息的理论，其实能让我们对这种粒子在任何时侯都在做哪些有一个完整的了解，而且能够告诉我们可检测的量的值，例如动量或载流子，虽然我们没有企图去检测它们。
精典的牛顿热学就是一个具有这种特点的理论。精典粒子有着具体的位置和速率，当我们没有在观测它们的时侯，也晓得它们在做哪些。科学哲学家称这些特点为确定性，由于可检测的量是具有确定的值的。这么，量子热学中是否存在一个“确定的”理论？一个能告诉我们关于电子的一切的理论，并提供与量子热学实验相同的预测？
1967年，科亨（Simon）、施佩克尔（Ernst）提出，一个量子系统不可能拥有能在所有的可能性下定义其所有属性值的隐变量。这在后来被称为科亨-施佩克尔定律，它表明一个可以拿来描述量子粒子到底在做哪些（虽然我们没有在观测）的理论，必将是隐喻的。换句话说，一个电子的速率和载流子的值，必须以某种形式取决于我们怎么检测它们。
大概在同一时间，贝尔也发觉了类似的结果，表示任何能重现量子化学学预测的隐变量理论都必须表现出隐喻性。
新研究
非定域性和隐喻性是随着量子理论一齐出现的，但几六年来，它们各自独立发展。2014年，有科学家进行了一项与一个特殊案例有关的研究。她们在一个量子系统中，发觉只能观察到非定域性和隐喻性的其中一种。这一发觉后来被称为单配性（）。
科学家猜想，非定域性和隐喻性是以不同形式观察到的相同的通常行为的不同面。但是，一项由中国和澳大利亚科学家举办的研究表明，无论从理论上还是实验上，事实都并非这么。她们证明了这两种现象是可以在量子系统中同时观察到的。
这个几何图形表示实验中所有检测值之间的兼容关系。每位检测值由一个顶点表示。由边联接的顶点表示兼容的检测值。“观察者A”（红点）的两个检测值与“观察者B”（蓝点）的所有检测值兼容。B的检测值的兼容性在这儿用浅黄色的七边形表示。2×2的兼容检测集是联合兼容的。(图//)
这项新的研究明晰地表明，量子化学学与精典数学学的两种不同的基本形式可以在同一系统中同时观察到，这与一般的想法相反。为此量子物理知识点，非定域性和隐喻性似乎不是同一现象的互补表现。
实际上，非定域性是量子加密的重要资源，而隐喻性是特定量子估算模型的基础。在同一系统中同时拥有三者的可能性，可以为新的量子信息处理和量子通讯合同的发展铺平公路。
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撰文：小雪
排版：雯雯