在第一部分的末尾，我们已经看到了，不仅是连续性，连确定性都已经不复存在，物质世界的本质竟然是概率。这不就是在说，上帝是在掷骰子吗？爱因斯坦激烈地反对这种观点，作为一个深受古典哲学影响的“不可救药”的先验主义者，他相信“老头子”是不掷骰子的，一切当然是确定的，比如电子的轨迹。物理世界应当是建立在坚实的土壤上面的，而不是什么虚无缥缈的概率。再比如这块电子显示屏，看得见也摸得着，说它是概率得是有多荒谬？

可这已经是第二部分最好理解，或者说最容易让人相信的部分了，接下来物理学将步入云雾缭绕的“歧途”。这部分故事的前一半与爱因斯坦和玻尔有着密切的关系，我们拭目以待吧。

海森堡继续考察自己的矩阵力学，分析矩阵的奇怪的乘法公式：p×q≠q×p。这意味着什么呢？p是动量，q是位置，这公式是在暗示，先测量动量，后测量位置和先测量位置后测量动量的结果是不一致的吗？这怎么可能，假设有一个小球在向前运动，它在某一个时间点的动量和位置当然应该是两个确定的量啊。除非……测量p这个动作本身会影响q的数值，反之亦然。笑话，假如我同时测量p和q呢？海森堡发现了，问题出在测量身上。观察宏观物体还好，在我们观测电子的时，所谓我们“看”到电子的位置，必然会有一个光子从光源出发，撞击到电子身上，再反射到我们的眼中。光子的撞击势必会影响电子的速度，也就是说我们为了观测电子的位置，势必要影响到电子的速度（即动量）。也就是我们无法同时既准确地知道电子的位置，又了解它的动量。海森堡经过验算，给出了这样一个公式：

                                        Δp×Δq＞h/4π

这就是大名鼎鼎的不确定性原理。Δp和Δq分别是测量动量和位置的误差，也就是同一时间，测量出的动量越准确，位置误差就越大；位置越准确，动量误差就越大。这还没有完，海森堡还发现了另一对不共戴天的冤家“共轭量”，E（能量）和t（时间）：ΔE×Δt＞h。这也就是说，测量能量测量得越准确，时刻t就越发模糊；而时刻t测量得越准确，能量E就开始大规模地起伏不定。甚至得出这样的推论，在t非常确定的（非常短）的一瞬间，E就是非常不确定的，即使真空中也会出现巨大的能量起伏。这种能量是靠着不确定性凭空出现的，它的确违反了能量守恒定律。但这一刹那很短，在人们还没来得及发现它之前，它就又消失了，所以万幸，能量守恒从整体来讲还是可以维持的。

不确定原理，可以算作是确定性的终结。对经典世界来说，不确定是令人恼怒的一件事，连平头老百姓都知道这个世界就是在那儿的，这些物体都这么客观实在，物理学家们却说我们不能同时测出他们的位置和速度，真是惹人耻笑的伪科学！物理学家们坐不住了，有人提出随着技术的进步，我们终究能够把微扰降到最小，至于精确地同时观测位置、动量终究是可以的。然而海森堡说，问题出现在观测这个动作身上，而非技术手段，只要观测存在，我们的公式就会判确定性以死刑，这是理论给出的限制而非什么实验误差。

玻尔在这个基础上又发展出来互补原理。玻尔发现不确定性原理是粒子和波中间的一种摇摆，对粒子的属性了解得多，对波的属性了解得就会少，这是建立在不连续和连续两者共同的基础上的。也就是说，电子不能不是粒子，也不能不是波——它必须同时是波和粒子。这不对啊，那它岂不是玩起了变脸的把戏，有时是粒子，有时是波。不，我们要撕去它的面具，我们要知道它的本质到底是什么。本质，玻尔说这就是关键，电子不存在什么本质，本质是没有意义的，电子究竟是什么依赖着我们的观测方法，它不存在什么独立于观测的所谓本质。就像我们可以给手机外壳换不同的颜色，你可以讨论它的出厂的颜色，今天的颜色，昨天的颜色，但是手机并不存在一个“本质的颜色”，全凭你怎么装（guan）配（ce）它。书中又给了一个白马的例子。我们问这匹马是什么意思，你当然会说这是白色的。但是你旁边的色盲同学会说这是红色的。大家指的是同一匹马，怎么可能既是白的又是红的呢？你当然会说那个人感觉颜色上有缺陷，他说的不是马“本来”的颜色，可是，谁有知道你看到的就一定是“本来”的颜色呢？假如世界上有一半色盲，谁来分辨哪一半说的是“真相”呢？我们要是戴上红色眼镜，还会观测到红色的马呢。如果上面这些都是狡辩，那我们技术性地讨论一下，在人类运用正常肉眼在不用眼镜、在普通光线下，可以感受到这匹马反射了400-760纳米的混合的可见光，所以我们认为他是白马。我们论断的前提就是在可见光谱区感受马。人类对紫外线不敏感，然而蜜蜂对紫外线很敏感，对可见光就差一些，在它看来，这匹马大概是一种蓝紫色，而不是什么白色。我们和蜜蜂谁对谁错？其实都对，关键在于我们的观测方式不同。没有客观真相，只有观测方式，我们普遍认同的所谓本质，只是因为我们采取了类似的观测方式，并不指向什么终极真理。这就是互补原理。

玻尔的互补原理连同海森堡的不确定性，玻恩的概率解释，共通构成了量子论的“哥本哈根解释”的核心，也是目前为止的正统主流，深刻影响着我们对整个宇宙的终极认识。

本来到这儿也就可以了，正统的已经学完，不过既然已经开始，不妨接着走下去。虽然我们已经晕晕乎乎，但是，对于这个答案我们还是不满意。

起码爱因斯坦是不满意的。

我们稍微总结一下上面这些，没有一个绝对客观的外部世界，无测量不存在（根据奥卡姆剃刀原理，存在但绝对测量不到，那和不存在就没有区别了）。概率解释和不确定性原理，合力捣毁了经典世界严格的因果性；互补原理和不确定性原理又一起摧毁了经典世界的客观性。什么意思？确定的过程将导致不确定的结果，没有观测就没有存在。这太奇怪了，过程确定了结果当然应该确定，这不才是规律吗？至于客观，我不看这个物体，他就不存在，这恐怕是婴儿的思维方式吧。曹天元这样描写量子论，“它是如此奇特，难以想象，和人们的日常生活格格不入，甚至违背我们的理性本身”。那我们接下来从哪儿开始呢？就从观测开始吧。

假设有一个电子，在我们不看它的时候，那它就是一个弥漫在整个空间的波，无处不在。但当我们在它面前摆一个屏幕的时候，它就突然地变成一个老老实实的粒子，在屏幕上显示出一个确定无疑的亮点。从波到粒子这个过程中到底发生了什么呢，是如何突然就从波的无数可能性中间挑了一种，一转眼就变成粒子了呢。这个奇迹般的变化，就是哥本哈根学派口中的“塌缩”。我们再换一种说法，在你睁开眼睛之前，这个宇宙就是一滩波函数，在你睁开眼睛的一瞬间，这些波函数随机（严格按照波函数的概率强度随机）挑了个可能性，都塌缩了变得实在起来，形成了这大千世界。但是当你一闭眼，他们又都变成了一团波函数。这种解释甚至有些唯心，物质世界的存在与否竟然与你的观测有关系，这不胡说八道吗？荒谬得简直不值一辩。

这哥本哈根解释当然是荒谬，爱因斯坦也是这么想的。但是这么多年的物理教育已经把理性的种子埋藏在了我的灵魂深处（等等，灵魂理性吗？……Σ( ° △ °|||)︴ ），在高中做物理题的时候我就意识到了，凭感觉是得不到正确答案的，所有答案必须都得经受理论和实验的考察。有些答案看着非常离谱，但是既然推导过程没有错误，那我们当然要承认它。即使是爱因斯坦的感觉也不行，得看推导、看实验。那我们接着往下走。

接下来，爱因斯坦代表经典世界和哥本哈根解释的代表玻尔进行了三次对决（著名的玻尔-爱因斯坦之争），在三次思维实验上互相发难。结果，爱因斯坦惨败了，三次。我们不再介绍这三次实验的情况，只需要知道“荒谬”的量子论展示出了意料之外的强大的生命力。

在爱因斯坦的“上帝”走远了之后，薛定谔站了出来，他提出了一个在非常著名的实验，“薛定谔的猫”。在一个不透明的箱子中，有一个原子，这个原子是随机衰变的，一旦它衰变，就会发出中子打碎毒药瓶，使得同样在这个箱子中的猫被毒死。由于原子的状态是不确定的，衰变是随机的，所以在观测之前，原子就处于衰变/不衰变的量子纠缠态，而猫就处于死/活的纠缠态，这只猫在我们打开箱子之前，既是死的又是活的。但一旦我们把箱子打开，去观察的时候，猫的状态就塌缩了，或者是死，或者是活，必居其一。薛定谔通过这个实验，把微观的原子和宏观的物体（猫）联系在了一起，他认为半死不活这是不可能的。但是哥本哈根学派严肃地说，可能的，就是这样。好，那如果我们抛开伦理的限制，把一个人放在里面，这个人总可以确定地回答自己到底是死是活这个问题了吧。no，no，no，不是这样的，当你把一个人放在里面的时候，因为这个人是可以做出“观测”这个动作的，是可以“意识”的，所以波函数早就塌缩了。

所以，实验的关键难道是人可以意识，而猫不能意识吗？人能够测量，从而意识，使得波函数塌缩，死和活确定下来；而猫不能意识，所以只能任由自己半死不活地存在。冯·诺依曼（听着耳熟吗？对，计算机之父。）更是敏锐地指出，因为我们用来观测的仪器也是由不确定粒子组成的，那它也是波函数，无论你用何种手段去测量，用仪器测量仪器，最后一台仪器总是不确定的，这就是无限复归原理。机器永远无法塌缩波函数，而人能，难道是因为人拥有“自由意识”？等等，意识？自然科学，这个自诩为最客观、最严苛、最一丝不苟的最不能容忍主观的法官，现在竟然要把人类的意识/灵魂，放在宇宙的中心！这何止是疯狂，这是纯粹的唯心主义，稍微有些理性的人都会断然拒绝。意识决定物质？嗯，先别急着发笑，这其实挺“恐怖”的，因为量子论在实验上攻无不克，起码目前是这样的。哥本哈根解释也是如此，最多有人说他“不完备”，但在某种层面上来说，事情就是这样的。

来，我们思考一下这个问题，什么是意识？传统的观点认为，意识是组成脑的原子群的一种“组合模式”。这种观点下，意识是由物质决定的，只要一堆原子按照特定的方式排列起来，它就可以构成我们的意识，这里并不需要某个非物质的“灵魂”来附体。我们对这种唯物的说法很满意，但是对这种观点的推论就未必如此了。

它的第一个推论是：意识可以被复制。如果我们的技术发展到一定程度，我们就可以精确扫描你体内的每一个原子的位置和状态，然后在另一个地方重新组合起来。那么，他和你是同一个人/和你拥有相同的意识吗？如果意识完全基于原子的排列模式，那么我们的回答无疑是yes！把某个位置的量子态原封不动地传送到第二者那里，已经是可能的了（量子通信），即使有个不可复制定理规定传输的同时一定会毁掉本尊，这也没什么可高兴的。思考一下，拆掉一个你，再复制出来一个你（以原子形式传输到另一位置重新组装），这个你是“原来的你”吗？

它的第二个推论是：因为载体本身不重要，载体蕴藏的组合信息才是关键，那么意识本身并非要特定的物质基础才能呈现。比如，《老人与海》是用中文写在纸上的，还是用英文刻在竹简上的，对于故事情节来讲并无区别。我们再直接一点——意识并不一定要依赖于我们这个有机生物体的肉身而存在。假设我们大脑的所有信息都被扫描而存入一台计算机中，这台计算机严格地按照物理定律来计算这些分子对各种刺激的反应而最终求出相应结果以做出回应，那么从理论上来说，这台计算机的行为完全等同于我们自身。那我们可不可以说这台计算机实际上拥有了我们的“意识”？对于一些实证主义者来说，判断“拥有意识”的标准便严格地按照这个“模式结构理论”。一台超级计算机和一个人在幕后回答问题，如果幕前的人无法分辨出那个是真的人，那这个计算机就已经拥有意识了。留个问题，计算机复杂到何种程度才能够被称为有意识呢？

其实我们还可以做出其他推论，比如“意识是否可以在死后继续存在”，在原则上我们认为是可以的！只要我们保留有原子的排列资料，就像保留乐谱一样，什么时候想要再次演出音乐，自然都是可以的。纠结在哪个节点出现的意识，对我们波函数塌缩的讨论其实没啥作用。意识不能脱离肉体存在，就像软件不能脱离硬件运行。意识不是什么客观的存在，只是系统复杂到一定程度的客观表现。文中这样写到“当然，对于习惯了二元论的公众来说，试图使他们相信灵魂或者意识只是大量神经元的排列和集体行为是教他们吃惊的。对于彻底的唯物论者，试图使他们相信意识作为一种特定的排列信息可能长期保存并在不同平台上重现也是艰难的任务……然而对于大多数科学家来说，这也许是一种理所当然的推论”。

大家怎么看~对于唯物主义对复杂系统的这种深刻理解，我倒是觉得意识决定物质更好接受一点！也许有个灵魂或者接受观测决定物质，也没啥不好的，因为按照经典的图景，宇宙的一切的一切早在它出生的时候就已经决定了，我们只不过是按照不可抗的“命运”运行着的螺丝钉，是名副其实的“行尸走肉”。一切都是写好的剧本！这挺让人沮丧的。万幸，作者推荐了一本书《皇帝新脑》，也许我们能在那里找到慰藉。

让我们再做一个意识的实验。惠勒提出了一个思维实验——“延迟实验”，用以验证一个哥本哈根学派的正统推论：任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象。并在5年后真的被付诸实践，结果显示我们在光子出发前或者出发后再做出决定，对量子实验的结果是没有影响的（在观测前，现象没有被确定下来）。哥本哈根学派的推论是正确的。这意味着，宇宙的历史，可以在它已经发生后才被决定究竟是怎样发生的。宇宙可能是被一个有意识的观察者创造出来的。虽然它在道理上已经演化了100多亿年，但是某种“延迟”使得它直到被一个高级生物所观察才成为确定。我们的观测行为本身参与了宇宙的创造过程！这就是所谓的参与性宇宙模型。这是一个加强版本的人择原理，回忆一下笛卡尔的“我思故我在”，不管我怀疑什么也好，有一点我是不能怀疑的，那就是“我在怀疑”本身。不管这个宇宙有什么性质，它必须使得智能生物可能存在其中，不然就没有人来问这个问题了。这个咄咄怪事叫做“自激活”，也就是“我们选择了宇宙，宇宙又创造我们”这样一个无限循环——意识的存在反过来又创造了它自身的过去。智商似乎已经快要用尽了，而且我们在太虚幻境泥足深陷，不过延迟实验的结果就摆着那儿，谁不信都可以再去重复。我们无法摆脱这个困境。

让我们换几种观点玩玩吧。好消息是旅程快结束了，坏消息是没有终点呵。下面还会出场的有多宇宙、退相干、多历史、贝尔不等式，打算舍去隐变量、系综和弦论。

平行宇宙理论，或曰量子论的多世界解释（MWI）是这样说的，波函数没有塌缩，事实上所有可能的结果都发生了，波函数是很多世界的叠加。只不过那些世界中没有智能生物去提问，所以沦为了“蛮荒宇宙”。“薛定谔的猫”的问题也解决了，在一个世界是死的，再另一个世界是活的，遗憾的是其中有个世界没有智能生物去看。这种说法是通俗的误解。我们从相空间说起，经典粒子可以用六维相空间（这种高维空间就是相空间）中的一个点来表示（其中三维代表位置，三维代表动量），而对于量子理论中含有n个粒子的复杂体系来说，6n维空间就可以描述（使用哈密顿方程），把经典的相空间改造成复的希尔伯特矢量空间就行。这样，一个复杂系统就成了某个高维空间的一个点（或者矢量），这样把复杂系统看做一个点对之后解决问题很有好处。MWI认为根本没有所谓塌缩，任何孤立系统的波函数都严格按照薛定谔方程波动演化，如果它开始时是叠加的，那它将一直是叠加态的。关键就在于，宇宙虽然只有一个波函数，但是却包含了很多互不干涉的子世界，系统的矢量是各个子世界中子矢量的叠加，各个子世界中的子矢量对应着每一个薛定谔方程的可能的解，就像是某个线段在某个方向上的投影。那为什么我们观测不到宏观的叠加现象呢？退相干理论出场了。退相干理论发现，维数越高，他们正交的可能性就越大。二维平面，画两条直线，他们互相垂直的可能性不大，但是在一个例如维数上亿的高维空间，任意画两条线，他们正交的可能性是非常非常大的。正交的意思就是矢量在两个维度上的投影互不相关，不叠加，而对于低维的微观粒子来说，正交的可能性就很小了，他们很可能是“相干”的，互相叠加的/影响的。宏观和微观的关键区别在于，牵涉其中的自由度（维度）是不同的。事实上观测这个行为就是把一个复杂的机器或人和电子牵扯到一起，维度高了，自然退相干了，波函数的叠加也就无法看到了。MWI认为所有的世界都存在于同一个物理时空中，只不过它们的量子态的映射因为互相正交而无法彼此感受到自己。这个理论，重新带我们回到了经典的决定论，上帝终于可以把握一切，不掷骰子了。但是这个理论并非所向披靡，它的一个推论是量子永生/量子自杀。这个推论指的是，因为组成刀的是一群符合薛定谔方程的粒子，那就存在一个不为0的概率，使得你挥刀自尽的一瞬间发生了量子隧道效应，刀以某种方式穿过了你的脖子，而你没有死。按照多宇宙理论，所有的可能性都发生了，那就一定会有至少一个世界中你是活着的，无论采用何种办法自杀，总会有一个你的“主观视角”活下来，其他的子世界中的你则死去了——可你永远感觉不到那些子世界。如果多宇宙理论是正确的，那么我们得到的一个推论就是：一旦一个“意识”开始存在，从它自身角度来看，它就必定永生。

天，这似乎不必掷骰子的上帝强到哪儿去。我们再去看看那个名垂千古的贝尔不等式好了。

贝尔用经典方法推导出了一个不等式，给出了经典世界的极限：∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy。如果世界的本质是经典的，即1.定域的，没有超光速的信号传播。2.实在的，存在着一个独立于我们观察的外部世界，那么贝尔不等式一定是不可突破的。然而，1982年的阿斯派克特实验，其结果突破了贝尔不等式（之后相继有突破贝尔不等式的文章报道）。大家相顾无言，这意味着实验否决了经典图景的可能性，量子论的生命力强大得难以置信。爱因斯坦在死后又输了一次。这并非与我们无关，我们可怜的常识，怕是也要一去不返了。

放弃实在，那我们就得承认，没有一个绝对客观独立的外部世界存在。放弃定域，那超光速的信号就可以存在，而超光速意味着回到过去的能力。呃，就先这样吧。我们最后来看看退相干历史解释是怎么说的。

穆雷·盖尔曼认为，和多世界理论相反，世界只有一个，历史却有很多个。历史在物理学上意味着，系统经过的一段时间以及在这段时间内发生的状态变化。对于量子来说，所有可能的状态都是相干的（互相关联的），它们的概率是不能直接相加的，但是由于退相干这一量子机制的存在，精细历史在通过路径积分，遍及空间和时间求和的时候，那些有干涉的项正好抵消了，得到的粗略历史就是不相干的！也就是可以相加的。（插一句，路径积分和薛定谔方程、矩阵力学一样，是量子力学的第三种等价的表达方式）所以，只要我们关注的历史足够粗略，我们就能得到最终的结果。

也就是，我们其实有很多同时发生的最精细历史，当细节被抹去，它们就退相干成为很多粗略的退相干历史族。还是有问题！根据抹去细节方法的不同，理论上存在着很多退相干历史族，为什么我们偏偏只能看见一个？“历史是否为真”似乎还是需要基于我们对历史族的选择…退相干历史究其最大的努力，也没有把观测者从理论中赶走。这与玻尔的哥本哈根解释殊途同归：宇宙中没有纯粹的客观的物理属性，所有的属性都只能和具体的观察手段连在一起讲！

这个让人困惑的量子，我们还是没法给出更好的答案，而旅程到这儿就可以结束了。必须强调的是，这篇摘抄中的语句99%都是抄自《上帝掷骰子吗·量子物理史话》，而非我的原创。“抄”这篇文章的目的也是为了梳理脉络，方便理解、回顾，由于我水平过低，科学上的不严密怕是多得令人发指，忽略就好。感兴趣的话，有很多严密的资料、文章，网上都是搜得到的。《自私的基因》《盲眼钟表匠》《时间之矢》《皇帝的新脑》也是这种类型的好作品呵，感兴趣的可以读读。

看完这篇文章，你要是还问我这个世界到底是咋回事，我就只能当场吐血了。能回答上来这个问题的，值得诺贝尔活过来亲自把剩下的所有诺贝尔奖都给他发了。

那我读这本书有什么用呢？尽量读，尽量理解呗。

那你理解了吗？可能理解了，也可能没有，这得看你怎么“观测”了，不如出几道题来考考，空口无凭讨论理解不理解没有“意义”。没观测到的不存在呵~ o(*￣▽￣*)ブ

理解了有用吗？呵呵，夏虫不可以语冰，没用。好好说，有用没有挺主观的。人反正都是一死，活着真“有用”吗？

庄生晓梦迷蝴蝶，人生如梦，一樽还酹江月╭(╯^╰)╮你其实并没有理解前半句。

（完）