這個有關量子論的系列自去年開始動筆，其間因為各種原因(包括本人不可思議的懶惰)，寫寫停停，到最後完成時用了正好差不多一年時間。最需要感謝的是讀者們異乎尋常的熱情和支持，不然我很可能半途而廢。
我最初構想的規模只是一篇4，5萬字的極簡介紹，不料逐漸收不住筆，最後完成的時候在我的WORD裡已經超過200頁，25萬字，當時真是不敢想像。這不是專業的科普，事實上，我更注重的是歷史方面而不是科學方面，不過讀者可以在其中獲得一個基本的量子論的科學概念。
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在統一廣義相對論和量子論的漫漫征途中，物理學家一開始採用的是較為溫和的辦法。他們試圖採用老的戰術，也就是在征討強、弱作用力和電磁力時用過的那些行之有效的手段，把它同樣用在引力的身上。在相對論裡，引力被描述為由於時空彎曲而造成的幾何效應，而正如我們所看到的，量子場論把基本的力看成是交換粒子的作用，比如電磁力是交換光子，強相互作用力是交換膠子...等等。那麼，引力莫非也是交換某種粒子的結果？在還沒見到這個粒子之前，人們已經為它取好了名字，就叫「引力子」(graviton)。根據預測，它應該是一種自旋為2，沒有品質的玻色子。
可是，要是把所謂引力子和光子等一視同仁地處理，人們馬上就發現他們註定要遭到失敗。在量子場論內部，無論我們如何耍弄小聰明，也沒法叫引力子乖乖地聽話：計算結果必定導致無窮的發散項，無窮大！我們還記得，在量子場論創建的早期，物理學家是怎樣地被這個無窮大的幽靈所折磨的，而現在情況甚至更糟：就算運用重正化方法，我們也沒法把它從理論中趕跑。在這場戰爭中我們初戰告負，現在一切溫和的統一之路都被切斷，量子論和廣義相對論互相怒目而視，作了最後的割席決裂，我們終於認識到，它們是互不相容的，沒法叫它們正常地結合在一起！物理學的前途頓時又籠罩在一片陰影之中，相對論的支持者固然不忿氣，擁護量子論的人們也有些躊躇不前：要是橫下心強攻的話，結局說不定比當年的愛因斯坦更慘，但要是戰略退卻，物理學豈不是從此陷入分裂而不可自拔？
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但量子論的道路仍未走到盡頭，雖然它已經負擔了太多的光榮和疑惑，但命運仍然註定了它要繼續影響物理學的將來。在經歷了無數的風雨之後，這一次，它面對的是一個前所未有強大的對手，也是最後的終極挑戰--廣義相對論。
標準的薛定諤方程是非相對論化的，在它之中並沒有考慮到光速的上限。而這一工作最終由狄拉克完成，最後完成的量子場論實際上是量子力學和狹義相對論的聯合產物。當我們僅僅考慮電磁場的時候，我們得到的是量子電動力學，它可以處理電磁力的作用。大家在中學裡都知道電磁力：同性相斥，異性相吸，量子電動力學認為，這個力的本質是兩個粒子之間不停地交換光子的結果。兩個電子互相靠近並最終因為電磁力而彈開，這其中發生了什麼呢？原來兩個電子不停地在交換光子。想像兩個溜冰場上的人，他們不停地把一隻皮球拋來拋去，從一個人的手中扔到另一個人那裡，這樣一來他們必定離得越來越遠，似乎他們之間有一種斥力一樣。在電磁作用力中，這個皮球就是光子！那麼同性相吸是怎麼回事呢？你可以想像成兩個人背靠背站立，並不停地把球扔到對方面對的牆壁上再反彈到對方手裡。這樣就似乎有一種吸力使兩人緊緊靠在一起。
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好了各位，到此為止，我們在量子世界的旅途已經接近尾聲。我們已經流覽了絕大多數重要的風景點，探索了大部分先人走過的道路。但是，正如我們已經強烈地感受到的那樣，對於每一條道路來說，雖然一路上都是峰迴路轉，奇境疊出，但越到後來卻都變得那樣地崎嶇不平，難以前進。雖說「入之愈深，其進愈難，而其見愈奇」，但精神和體力上的巨大疲憊到底打擊了我們的信心，阻止了我們在任何一條道上頑強地沖向終點。
當一次又一次地從不同的道路上徒勞而返之後，我們突然發現，自己已經處在一個巨大的迷宮中央。在我們的身邊，曲折的道路如同蛛網一般地輻射開來，每一條都通向一個幽深的不可捉摸的未來。我已經帶領大家去探討了哥本哈根、多宇宙、隱變數、系綜、GRW、退相干歷史等6條道路，但要告訴各位的是，仍然還有非常多的偏僻的小道，我們並沒有提及。比如有人認為當進行了一次「觀測」之後，宇宙沒有分裂，只有我們大腦的狀態(或者說「精神」)分裂了！這稱為「多精神解釋」(many-minds intepretation)，它名副其實地算得上一種精神分裂症！還有人認為，在量子層面上我們必須放棄通常的邏輯(布林邏輯)，而改用一種「量子邏輯」來陳述！另一些人不那麼激烈，他們覺得不必放棄通常的邏輯，但是通常的「概率」概念則必須修改，我們必須引入「複」的概率，也就是說概率並不是通常的0到1，而是必須描述為複數！華盛頓大學的物理學家克拉默(John G Cramer)建立了一種非定域的「交易模型」(The transactional model)，而他在牛津的同行彭羅斯則認為波函數的縮減和引力有關。彭羅斯宣稱只要空間的曲率大於一個引力子的尺度，量子線性疊加規則就將失效，這裡面還牽涉到量子引力的複雜情況諸如物質在跌入黑洞時如何損失了資訊...等等，諸如此類。即便是我們已經描述過的那些解釋，我們的史話所做的也只是挂一漏萬，只能給各位提供一點最基本的概念。事實上，每一種解釋都已經衍生出無數個變種，它們打著各自的旗號，都在不遺餘力地向世人推銷自己，這已經把我們搞得頭暈腦脹，不知所措了。現在，我們就像是被困在克里特島迷宮中的那位忒修斯(Theseus)，還在茫然而不停地摸索，苦苦等待著阿里阿德涅(Ariadne)--我們那位可愛的女郎--把那個指引方向，命運攸關的線團扔到我們手中。
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按照退相干歷史(DH)的解釋，假如我們把宇宙的歷史分得足夠精細，那麼實際上每時每刻都有許許多多的精粒歷史在「同時發生」(相干)。比如沒有觀測時，電子顯然就同時經歷著「通過左縫」和「通過右縫」兩種歷史。但一般來說，我們對於過分精細的歷史沒有興趣，我們只關心我們所能觀測到的粗粒歷史的情況。因為互相脫散(退相干)的緣故，這些歷史之間失去了聯繫，只有一種能夠被我們感覺到。
按照歷史顆粒的粗細，我們可以創建一棵「歷史樹」。還是拿我們的量子聯賽來說，一個球隊在聯賽中的歷史，最粗可以分到什麼程度呢？也許我們可以把它僅僅分成兩種：「得到聯賽冠軍」和「沒有得到聯賽冠軍」。在這個極粗的層面上，我們只具體關心有否獲得冠軍，別的一概不理，它們都將在計算中被加遍。但是我們也可以繼續「精確」下去，比如在「得到冠軍」這個分支上，還可以繼續按照勝率再區分成「奪冠並且勝率超過50%」和「奪冠但勝率不超過50%」兩個分支。類似地我們可以一直分下去，具體到總共獲勝了幾場，具體到每場的勝負...一直具體到每場的詳細比分為止。當然在現實中我們仍可以繼續「精粒化」，具體到誰進了球，球場來了多少觀眾，其中多少人穿了紅衣服，球場一共長了幾根草之類。但在這裡我們假設，一場球最詳細的資訊就是具體的比分，沒有更加詳細的了。這樣一來，我們的歷史樹分到具體的比分就無法再繼續分下去，這最底下的一層就是「樹葉」，也稱為「最精粒歷史」(maximally fine-grained histories)。
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1953年，年輕，但是多才多藝的物理學家穆雷‧蓋爾曼(Murray Gell-Mann)離開普林斯頓，到芝加哥大學擔任講師。那時的芝加哥，仍然籠罩在恩里科‧費米的光輝之下，自從這位科學巨匠在1938年因為對於核子物理理論的傑出貢獻而拿到諾貝爾獎之後，已經過去了近16年。蓋爾曼也許不會想到，再過16年，相同的榮譽就會落在自己身上。
雖然已是功成名就，但費米仍然抱著寬厚隨和的態度，願意和所有的人討論科學問題。在核子物理迅猛發展的那個年代，量子論作為它的基礎，已經被奉為神聖而不可侵犯的經典，但費米卻總是有著一肚子的懷疑，他不止一次地問蓋爾曼：
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這已經是我們第三次在精疲力竭之下無功而返了。隱變數所給出的承諾固然美好，可是最終的兌現卻是大打折扣的，這未免教人喪氣。雖然還有玻姆在那裡熱切地召喚，但為了得到一個決定性的理論，我們付出的代價是不是太大了點？這仍然是很值得琢磨的事情，同時也使得我們不敢輕易地投下賭注，義無反顧地沿著這樣的方向走下去。
如果量子論註定了不能是決定論的，那麼我們除了推導出類似「坍縮」之類的概念以外，還可以做些什麼假設呢？
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阿斯派克特在1982年的實驗(準確地說，一系列實驗)是20世紀物理史上影響最為深遠的實驗之一，它的意義甚至可以和1886年的邁克爾遜-莫雷實驗相提並論。但是，相比邁克爾遜的那個讓所有的人都瞠目結舌的實驗來說，阿斯派克特所得到的結果卻在「意料之中」。大多數人們一早便預計到，量子論的勝利是不在話下的。
量子論自1927年創立以來，到那時為止已經經歷了50多年的風風雨雨，它在每一個領域都顯示出了如此強大的力量，沒有任何實驗結果能夠對它提出哪怕一點點的質疑。最偉大的物理學家(如愛因斯坦和薛定諤)向它猛烈開火，試圖把它從根本上顛覆掉，可是它的燦爛光輝卻反而顯得更加耀眼和悅目。從實用的角度來說，量子論是有史以來最成功的理論，它不但遠超相對論和麥克斯韋電磁理論，甚至超越了牛頓的經典力學！量子論是從風雨飄搖的亂世成長起來的，久經革命考驗的戰士，它的氣質在風刀霜劍的嚴相逼拷之下被磨礪得更加堅韌而不可戰勝。
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玻爾還是愛因斯坦？那就是個問題。
物理學家們終於行動起來，準備以實踐為檢驗真理的唯一標準，確確實實地探求一下，究竟世界符合兩位科學巨人中哪一位的描述。玻爾和愛因斯坦的爭論本來也只像是哲學上的一種空談，泡利有一次對波恩說，和愛因斯坦爭論量子論的本質就像以前人們爭論一個針尖上能坐多少個天使一般虛無飄渺，但現在已經不同，我們的手裡現在有了貝爾不等式。兩個粒子究竟是乖乖地臣服於經典上帝的這條神聖禁令，還是它們將以一種量子革命式的躁動蔑視任何桎梏，突破這條看起來莊嚴而不可侵犯的規則？如今我們終於可以把它付諸實踐，一切都等待著命運之神最終的判決。
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|Pxz-Pzy|＜1＋Pxy
嗯，這個不等式看上去普普通通，似乎不見得有什麼神奇的魔力，更不用說對於我們宇宙的本質作出終極的裁決。它真的有這樣的威力嗎？
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靈訊 (17)