我們總是看不清現(xiàn)實與幻想之間的邊界氮惯，為了解釋這個世界的運作機(jī)制绍刮，我們編造了各種各樣的故事。因為我們都是優(yōu)秀的故事講述者语淘，所以就被這些自編的故事迷住了诲宇，并把自己對世界的詮釋同世界本身混淆了起來。這對科學(xué)家和公眾都產(chǎn)生了很大的影響惶翻，實際上姑蓝，對科學(xué)家的影響要更大一些，畢竟在科學(xué)家的工具包中有非常多具有說服力的故事吕粗。 隨著我們把注意力轉(zhuǎn)到更小且更基礎(chǔ)的現(xiàn)象上纺荧，我們對自然界的理解也越來越深入，然而，我們所取得的一系列成功其實給我們的進(jìn)一步發(fā)展設(shè)置了障礙宙暇。

為了避免陷入困境输枯，我們必須在以下兩個方面取得平衡：一是對已有知識的力量保持理性的認(rèn)知；二是敏銳地意識到即便是我們最具說服力的假設(shè)也只是假設(shè)客给。我們的感官部分由現(xiàn)實引起用押，但完全由大腦構(gòu)建，目的則是以一種探索自然所需的形式把這個世界呈現(xiàn)在我們面前靶剑。這是我們必須學(xué)習(xí)的艱深一課蜻拨。在我們的感官之外，神秘莫測的大自然從本質(zhì)上來看是搖擺不定的桩引，且處于我們的認(rèn)知范圍的邊緣缎讼。 如今，我們對大自然最重要的特征已有所理解坑匠，但在過去血崭，這些特征則不為人知。我們已知的關(guān)于這個世界最基本的事實厘灼，例如夹纫，物質(zhì)是由原子構(gòu)成的；地球是一個包裹著熔融核心的巖石球體设凹，并被一層薄薄的大氣所籠罩舰讹，同時在近乎真空的空間中圍繞著一座“天然熱核反應(yīng)堆”運轉(zhuǎn)。實際上闪朱，這些我們從小就學(xué)到的簡單事實是不計其數(shù)的科學(xué)家和學(xué)者數(shù)個世紀(jì)以來辛勤耕耘的結(jié)果月匣。它們在剛被提出時，全都是近乎瘋狂的想法奋姿，與明顯得多且合理得多的但最終證明是錯誤的想法相矛盾锄开。 所謂的科學(xué)思維就是要尊重一些人所共知的事實，它們是前人們不斷努力探究出的結(jié)果称诗，同時還要對未知之物保持開放的態(tài)度萍悴。這樣做有助于我們在世界的核心奧秘前保持謙遜，因為當(dāng)我們對其進(jìn)行更加深入地探索時粪狼，那些已知的領(lǐng)域也會變得神秘起來退腥。我們知道的越多，就會越發(fā)對未知的世界感到好奇再榄。自然界中的一切都如此非凡，對它們的沉思無不是通往奇跡和感恩的無言之路享潜，而我們獲得的也只是其內(nèi)涵的一小部分困鸥。 在春天的早晨，從窗戶涌進(jìn)來的空氣帶著花園里的清新氣息，這個“奇跡”是如何發(fā)生的呢疾就？分子如何被微風(fēng)吹動澜术，接著又如何經(jīng)鼻子轉(zhuǎn)化成令人感到愉悅的氣味？我們看到鮮艷的色彩便會回想起那個關(guān)于不同波長的光如何激發(fā)不同神經(jīng)元的故事猬腰，但是鸟废，受到刺激的不同神經(jīng)元又是如何引發(fā)人產(chǎn)生紅色或藍(lán)色這些感覺的呢？什么樣的事物才算得上具有不同顏色或是不同氣味的感覺——用哲學(xué)家的語言來說就是“主觀體驗特性”姑荷？(1)氣味與顏色的區(qū)別又是什么盒延？既然它們都是神經(jīng)元中的電脈沖，那為什么又會出現(xiàn)這種差異鼠冕？每天早晨醒來的“我”又是誰添寺？當(dāng)這個“我”睜開雙眼時，周圍的宇宙又是什么懈费？此外计露，我們的存在以及我們與這個世界之間的關(guān)系這些最基本的問題也仍是未解之謎。 接下來憎乙，讓我們踮起腳尖票罐，小心翼翼地避開這些意識方面的難題，把目光放到更簡單的問題上泞边，作為一名科學(xué)家该押，我相信這是取得突破的最佳途徑。讓我們從一個非撤北ぃ基本的問題開始：什么是物質(zhì)沈善？比如，桌子上放著一塊巖石椭蹄，我把它拿了起來闻牡，對我來說，它的重量和形狀都有一種熟悉的感覺绳矩。不過罩润，巖石到底是什么？ 我們知道巖石的外形和觸感翼馆，但這些無論對我們還是對巖石來說都是最表面的信息割以。巖石的外形和觸感幾乎無法告訴我們從本質(zhì)上是什么構(gòu)成了巖石。從物理學(xué)角度看应媚，巖石大部分是由原子排列其中的空曠空間構(gòu)成的严沥，而把巖石看作堅硬的固體則是我們?nèi)祟愃季S的產(chǎn)物。相對于原子尺度來說中姜，我們的思維是在相當(dāng)寬泛的尺度上整合了各類知覺消玄。 物質(zhì)的存在形式多種多樣跟伏，我們知道其中的一部分肯定很復(fù)雜，比如巖石和編織成毯子翩瓜、床單和衣物的有機(jī)材料受扳。因此，我們可以先探究一種簡單一些的物質(zhì)形式，比如玻璃杯中的水是什么？ 從我們的視覺和觸覺的角度看盅弛，水似乎是平滑胁孙、連續(xù)的，直到一個多世紀(jì)前，物理學(xué)家還認(rèn)為水是完全連續(xù)的。在20世紀(jì)初，愛因斯坦則證明這種觀點是錯誤的立美，并證明了水是由巨量的原子構(gòu)成的。在水中方灾，這些原子每3個一組結(jié)合成分子建蹄，每個水分子包含2個氫原子和1個氧原子。 接著裕偿，我們可能會問：“什么是原子洞慎？”在愛因斯坦做出上述發(fā)現(xiàn)后不到10年，人們就知道了原子就像一個微型太陽系嘿棘，原子核就像太陽一樣處于中心位置劲腿，而電子則像行星一樣圍繞著原子核運動。 問題又來了鸟妙，什么是電子焦人？我們目前已經(jīng)知道電子以離散單位存在，每個電子都擁有確定的質(zhì)量和電荷重父，且一定會處于空間中的某個位置花椭，但它是處于不斷的運動狀態(tài)中的：我們剛開始觀察時，它可能在這里房午，過一會兒再觀察時矿辽，它可能又跑到了那里。 這些性質(zhì)都還算容易理解郭厌，但電子的其他性質(zhì)就沒那么容易弄明白了袋倔，本書的大部分內(nèi)容就是為了把電子的那些讓人難以理解的性質(zhì)解釋清楚。 巖石是什么折柠？水是什么宾娜？分子、原子扇售、電子又是什么碳默？對這些問題最完備的解釋來自一個被稱為“量子物理學(xué)”（quantum physics）的科學(xué)分支贾陷。不過缘眶，眾所周知嘱根，這是一個充滿悖論與神秘色彩的領(lǐng)域。在量子力學(xué)所描述的世界中巷懈，沒有任何物質(zhì)是以穩(wěn)定形式存在的该抒，原子或電子既可以是波也可以是粒子，具體如何則取決于我們的觀測方式顶燕；更為人熟悉的則是“薛定諤的貓”（Schr?dinger's cat）凑保。這對一些前衛(wèi)的潮流文化來說簡直太有用了，于是涌攻，“量子”就成了與酷炫欧引、極客、神秘主義有關(guān)的流行詞恳谎。對于那些希望理解我們賴以生存的這個世界的人來說芝此，這個詞會讓人感到非常困惑，因為這樣一來因痛，連“巖石是什么”這種簡單的問題似乎也沒有簡單的答案了婚苹。 為了解釋量子物理學(xué)的問題，物理學(xué)家們在20世紀(jì)初發(fā)展出了一套名為“量子力學(xué)”（quantum mechanics）的理論鸵膏。這套理論一經(jīng)提出就成了科學(xué)領(lǐng)域的“寵兒”膊升，也成了我們理解許多事物的基礎(chǔ)，比如原子谭企、輻射廓译，以及從基本粒子和基本作用力到物質(zhì)的表現(xiàn)方式等許多方面。與此同時债查，量子力學(xué)也一直是個麻煩不斷的“問題兒童”非区。量子力學(xué)的開創(chuàng)者們從一開始就對如何使用這套理論產(chǎn)生了巨大的分歧，其中一些人表達(dá)了震驚和憂慮攀操，甚至是強(qiáng)烈的質(zhì)疑院仿，而另一些人則宣稱量子力學(xué)是一種具有革命意義的新科學(xué)，它粉碎了此前數(shù)代人眼中成功科學(xué)所必需的關(guān)于自然以及人與自然關(guān)系的抽象假設(shè)速和。 在本書中歹垫，我希望你能了解到那些自量子力學(xué)誕生以來就一直困擾著人們的概念問題和嚴(yán)重分歧至今仍沒有得到解決，并且不可能得到解決颠放，原因很簡單：這套理論是有缺陷的排惨。也就是說，量子力學(xué)雖然取得了巨大的成功碰凶，但卻并不完備暮芭。如果我們想要得到“巖石是什么”這個簡單問題的簡單答案鹿驼，那么我們就得超越量子力學(xué)，尋求一個能夠從原子尺度有意義地描述這個世界的理論辕宏。 如果不是因為存在一個在量子力學(xué)發(fā)展歷史中被長期忽視畜晰、幾近遺忘的方面，這項任務(wù)一定難如登天瑞筐。

自20世紀(jì)20年代量子力學(xué)萌芽之時起凄鼻，就存在另一個完全合理的量子物理學(xué)理論，該理論解決了量子領(lǐng)域中明顯自相矛盾和神秘難解之處聚假。然而块蚌，很少有人教授這種量子理論，無論是供剛剛嶄露頭角的物理學(xué)家學(xué)習(xí)的教科書膘格，還是給外行人科普的通俗讀物峭范，都很少提到這一理論。 自洽且有意義的量子物理學(xué)構(gòu)想有好幾個版本瘪贱，現(xiàn)在我們面臨的挑戰(zhàn)是纱控，從這些構(gòu)想出發(fā)找到理解量子物理學(xué)的正確道路。我相信這會產(chǎn)生廣泛影響政敢，因為量子物理學(xué)的新形式會成為解決物理學(xué)中許多關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)其徙。我認(rèn)為，我們之所以沒有在像量子引力和統(tǒng)一基本力這樣的問題上取得實質(zhì)性進(jìn)展喷户，是因為我們的理論基礎(chǔ)就是錯誤的唾那。 如今，物理學(xué)家對量子世界的運行規(guī)律取得了一致的意見褪尝。大家一致認(rèn)為闹获，原子和輻射的表現(xiàn)與巖石和貓不同，并且河哑，就預(yù)測這些事物的某些方面而言避诽，量子力學(xué)的確有用。我們對自然的理解顯然需要某種根本性的改變璃谨，但在應(yīng)該如何改變這個問題上沙庐，人們產(chǎn)生了分歧。一些物理學(xué)家認(rèn)為佳吞，我們必須放棄對現(xiàn)實抱有任何美好的幻想拱雏，安于一種只能描述我們能夠掌握的知識的理論；另一些物理學(xué)家則認(rèn)為底扳，我們必須大大擴(kuò)展現(xiàn)實的概念铸抑，使其包含無數(shù)平行現(xiàn)實。 實際上衷模，我認(rèn)為這兩者都沒有必要鹊汛。

理解量子世界的替代方案并不必然要求我們放棄“物理學(xué)描述的現(xiàn)實獨立于我們的認(rèn)識之外”這種想法蒲赂。這些替代方案也不必然要求我們把現(xiàn)實的概念擴(kuò)展到超越常識的地步，所謂常識刁憋，就是只有一個世界滥嘴，即當(dāng)我們環(huán)顧四周時所看到的這個世界。正如我將在本書中解釋的那樣职祷，常識性現(xiàn)實主義實際上并沒有受到任何量子物理學(xué)知識的威脅氏涩，以它為前提，我們便能期冀科學(xué)給出自然世界當(dāng)下或是不受我們的觀測影響時的完整圖景有梆。 因此，量子世界以神秘而反直覺的形式呈現(xiàn)既令人感到遺憾也沒有必要意系。本書的一大目標(biāo)就是要向大眾讀者介紹量子理論的替代品泥耀，并借此消除量子理論的神秘感，用符合人類直覺且易于接受的方式向非專業(yè)的物理學(xué)愛好者展示量子世界蛔添。 我們可能會通過新聞痰催、博客和通俗讀物關(guān)注科學(xué)的發(fā)展，但我們所接受的教育中可能并不包含通常被視作“物理學(xué)語言”的數(shù)學(xué)迎瞧。我盡量避開了相關(guān)的數(shù)學(xué)內(nèi)容夸溶，轉(zhuǎn)而用文字和圖片來表達(dá)我們在量子世界中發(fā)現(xiàn)的基本現(xiàn)象以及受相關(guān)研究啟發(fā)而得到的原理。在前言之后凶硅，本書就以短小缝裁、簡潔的三章內(nèi)容介紹了量子物理學(xué)最基礎(chǔ)的內(nèi)容，有了這些知識足绅，我們才能更好地探索基于不同形式的量子理論的具有不同概念的宇宙捷绑。 關(guān)于量子力學(xué)的爭論背后有什么利害關(guān)系呢？為什么說自然世界的基本理論如果是神秘難解且自相矛盾的就大有問題呢氢妈？ 在量子力學(xué)領(lǐng)域長達(dá)一個世紀(jì)的爭論背后是人們關(guān)于現(xiàn)實本質(zhì)的看法存在根本性分歧粹污，如果這個分歧得不到解決，就會上升為對科學(xué)本質(zhì)看法的分歧首量。

在這種分歧之下潛藏著兩個基本問題： 第一壮吩，自然世界是否獨立于我們的意識存在？或者加缘，說得更準(zhǔn)確一些鸭叙，物質(zhì)自身是否具有一套獨立于我們的感知和認(rèn)知的穩(wěn)定性質(zhì)？ 第二生百，我們是否可以理解并描述這些性質(zhì)递雀？我們對自然定律的了解是否可以深入到能夠解釋宇宙的歷史并預(yù)測其未來的程度？ 我們對這兩個問題的回答對科學(xué)的本質(zhì)和目標(biāo)以及科學(xué)在更宏大的研究項目中扮演的角色等重大問題具有啟示意義蚀浆。實際上缀程，這些問題與現(xiàn)實和虛幻的邊界有關(guān)搜吧。 對這兩個問題都回答“是”的人是現(xiàn)實主義者，愛因斯坦就是其中之一杨凑，我也是÷四危現(xiàn)實主義者相信只存在一個真實的世界，而且其性質(zhì)絕不取決于我們對其的感知和認(rèn)知撩满。這就是自然世界蜒程，即便沒有我們，它也基本是現(xiàn)在這樣伺帘。另外昭躺，現(xiàn)實主義者還認(rèn)為，我們對這個世界的理解和描述可以深入到能夠解釋自然世界所有系統(tǒng)運作方式的程度伪嫁。 如果你是一位現(xiàn)實主義者领炫，你就會視科學(xué)為對自然世界所有系統(tǒng)運作方式的系統(tǒng)性探索，且以事實真相的樸素概念為基礎(chǔ)张咳。從某種程度上說帝洪，如果針對自然客體或自然系統(tǒng)的某些斷言符合自然的真實性質(zhì)，那么它們就是真實脚猾、正確的葱峡。 如果你對前述兩個問題中的任何一個回答“否”，或者都回答“否”龙助，那么你就是反現(xiàn)實主義者砰奕。 大多數(shù)科學(xué)家對人類尺度上的日常客體的看法都符合現(xiàn)實主義泌参。那些我們在日常生活中常見的事物都有易于理解的簡單性質(zhì)脆淹，它們在任一時刻都處于空間中某個確定的位置，它們在運動時會有一條運動軌跡沽一，并且相對于觀測者而言盖溺，這種軌跡具有一個確定的速度。另外铣缠，這些事物還具有一定的質(zhì)量和重量烘嘱。 當(dāng)我們對他人說“你要找的紅色筆記本在桌子上”時，我們期待這個判斷要么為真蝗蛙，要么為假蝇庭，絕對獨立于我們的感知和認(rèn)知而存在。這種層面上的物質(zhì)描述捡硅，小到我們可以看到的最小尺度哮内，大到恒星與行星，這統(tǒng)稱為經(jīng)典物理學(xué)。其奠基人是伽利略北发、開普勒和牛頓纹因，愛因斯坦的相對論則是目前經(jīng)典物理學(xué)的最高成就。然而琳拨，我們對原子尺度上物質(zhì)的看法要想保持這種現(xiàn)實主義并不容易瞭恰，也不是理所當(dāng)然的，因為有量子力學(xué)的存在狱庇。 量子力學(xué)是目前描述原子尺度自然世界的最完備的理論惊畏。正如我之前提到的那樣，可以肯定的是這個理論的某些特征非常令人困惑∶苋危現(xiàn)在大家普遍認(rèn)為颜启，這些特征與現(xiàn)實主義相抵觸。也就是說批什，量子力學(xué)必然要求我們對前述兩個問題中的至少一個回答“否”农曲。如果在某種程度上來說，量子力學(xué)的確是對自然世界的正確描述驻债，那么我們就不得不放棄現(xiàn)實主義。 大多數(shù)物理學(xué)家對原子形葬、輻射以及基本粒子的看法并不符合現(xiàn)實主義合呐。在很大程度上，他們所持的這種看法并不是出于因激進(jìn)的哲學(xué)立場而反對現(xiàn)實主義的渴望笙以，而是因為他們確信量子力學(xué)是正確的淌实，并且認(rèn)為量子力學(xué)與現(xiàn)實主義相抵觸，正如他們之前學(xué)到的那樣猖腕。 如果量子力學(xué)要求我們放棄現(xiàn)實主義拆祈，那么，倘若你是一位現(xiàn)實主義者倘感，你就必須認(rèn)同量子力學(xué)是錯誤的放坏。這個理論可能取得了暫時的成功，但它對原子尺度的自然世界的描述不可能完全正確老玛，因此淤年，愛因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)不過是權(quán)宜之計蜡豹。

愛因斯坦和其他現(xiàn)實主義者相信麸粮，量子力學(xué)為我們提供的關(guān)于自然的描述是不完備的，其中缺失了全面理解這個世界所必需的一些特征镜廉。愛因斯坦有時會想：或許存在一些“隱藏變量”能夠填補(bǔ)量子力學(xué)關(guān)于世界的描述中存在的缺陷弄诲。他認(rèn)為，包含了這些缺失特征的完整描述會與現(xiàn)實主義一致娇唯。 如果你是一位秉持現(xiàn)實主義的物理學(xué)家齐遵，那么就有一項高于一切的使命等待你去完成——從量子力學(xué)中走出來寂玲，去尋找這個理論的缺陷，并構(gòu)建一個更為真實的關(guān)于原子的理論洛搀。這曾是愛因斯坦未竟的使命敢茁，而現(xiàn)在這成了我的使命。 由于反現(xiàn)實主義者的類型繁多留美，因此也就有了各種看待量子力學(xué)的觀點彰檬。 有些反現(xiàn)實主義者認(rèn)為谎砾，我們賦予原子和基本粒子的那些性質(zhì)并不是這些客體固有的逢倍，而是我們在與其發(fā)生相互作用時創(chuàng)造出來的，只有在我們觀測這些性質(zhì)時它們才存在景图。我們可以稱這個群體為激進(jìn)的反現(xiàn)實主義者较雕，其中最有影響力的當(dāng)屬尼爾斯·玻爾（Niels Bohr），他是將量子力學(xué)理論應(yīng)用于原子的第一人挚币，之后又成了下一代量子理論革命者的領(lǐng)導(dǎo)人和導(dǎo)師亮蒋。他那激進(jìn)的反現(xiàn)實主義思想在很大程度上影響了人們理解量子力學(xué)的方式。 另一些反現(xiàn)實主義者則認(rèn)為妆毕，從整體上說慎玖，科學(xué)并不描述或者討論自然世界中真實存在的事物，只是討論我們對這個世界的認(rèn)知笛粘。在他們看來趁怔，我們賦予原子的物理性質(zhì)并不是關(guān)于原子本身的，而只與我們關(guān)于原子的認(rèn)知有關(guān)薪前。我們可以稱這些科學(xué)家為量子認(rèn)知主義者润努。 此外，反現(xiàn)實主義者中還有一批操作主義者示括，他們對是否存在獨立于人類而存在的基本現(xiàn)實這個問題持不可知論的態(tài)度铺浇。他們認(rèn)為，量子力學(xué)與現(xiàn)實毫無關(guān)系例诀，只是一套“質(zhì)詢”原子的規(guī)則随抠。在他們看來，量子力學(xué)與原子自身無關(guān)繁涂，而只與原子跟我們測量所用的設(shè)備接觸時發(fā)生了什么有關(guān)拱她。玻爾的堅定追隨者、發(fā)明了量子力學(xué)方程組的沃納·海森堡（Werner Heisenberg）的部分思想就體現(xiàn)了這種操作主義扔罪。 激進(jìn)的反現(xiàn)實主義者秉沼、量子認(rèn)知主義者和操作主義者之間的觀點存在一些差異，而所有現(xiàn)實主義者都持相似的觀點，即對我在前文提到的那兩個問題的回答都是肯定的唬复。不過矗积，在對第三個問題的回答上，現(xiàn)實主義者之間也出現(xiàn)了分歧敞咧，這個問題就是：自然世界是否主要由我們可見的那些客體以及構(gòu)成那些客體的物質(zhì)構(gòu)成棘捣？換句話說，我們環(huán)顧四周時看到的一切是否就是宇宙整體上的典型特征休建？ 現(xiàn)實主義者中對這個問題回答“是”的人可以叫作純粹現(xiàn)實主義者或者樸素現(xiàn)實主義者乍恐。我必須提醒讀者的是：我在此處使用的定語“樸素”意味著堅定、新穎测砂、純粹茵烈。對我來說，如果某個觀點不涉及復(fù)雜的論點和令人費解的證明砌些，那么它就是樸素的呜投，而且無論何時樸素現(xiàn)實主義都是可取的。 從這個意義上來說存璃，有些現(xiàn)實主義者就不那么“樸素”了仑荐，他們會認(rèn)為，現(xiàn)實與我們所感知纵东、測量到的這個世界大為不同释漆，這種觀點的一個例子是多世界詮釋。這個理論認(rèn)為篮迎，我們感知到的世界只是數(shù)量巨大且仍在不斷增多的平行世界中的一個。這種理論的支持者自稱現(xiàn)實主義者示姿，畢竟他們對前兩個問題的回答都是肯定的甜橱，然而在我看來，只有從極專業(yè)的學(xué)術(shù)角度上看栈戳，他們才能算得上是現(xiàn)實主義者岂傲。我們或許可以稱他們?yōu)椤澳Щ矛F(xiàn)實主義者”，因為他們認(rèn)為真正的現(xiàn)實遠(yuǎn)不止我們所感知的這個世界子檀。從這個意義上說镊掖，魔幻現(xiàn)實主義幾乎就是一種神秘主義，因為它喻示著：真實的世界潛藏在我們的感知之后褂痰。 我們能否構(gòu)建一個從最為普遍且樸素的角度看都符合現(xiàn)實主義的原子理論亩进，并且對前文所述的3個問題的回答都是肯定的？我認(rèn)為這是完全有可能的缩歪，而這背后的故事也正是我想在本書中向你講述的归薛。不過，這種理論并非量子力學(xué)，并且如果它是對的主籍，那么量子力學(xué)就必然是錯的习贫，同時還意味著量子力學(xué)對自然世界的描述相當(dāng)不完備。 我想在本書中告訴你的關(guān)于這個故事的部分內(nèi)容是：當(dāng)其他理論要求我們擁抱反現(xiàn)實主義或者接受蓬勃發(fā)展的神秘主義時千元，這個樸素的現(xiàn)實主義自然理論是如何被擱置一旁的苫昌。不過，我會以一個充滿希望的結(jié)尾結(jié)束全書幸海，也就是勾勒出一條我們能夠取得長足進(jìn)步的道路祟身。沿著這條道路前進(jìn)，我們或許就能發(fā)展出一種能夠?qū)⒘孔恿W(xué)包括在內(nèi)的現(xiàn)實主義自然觀涕烧。 這一切都至關(guān)重要月而，因為在21世紀(jì)初，科學(xué)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)议纯，同樣面臨挑戰(zhàn)的還有真實世界中人們的信仰父款。在這些信仰中，事實非真即假瞻凤，不存在中間地帶憨攒。毫不夸張地說，人類社會中的某些人似乎正在失去對現(xiàn)實與虛幻間邊界的掌控阀参。 科學(xué)遭受的攻擊來自那些發(fā)現(xiàn)科學(xué)得出的結(jié)論不利于其政治目的和商業(yè)目標(biāo)的人肝集。氣候變化不應(yīng)該是政治議題，也不是意識形態(tài)方面的問題蛛壳，而是事關(guān)國家安全的重大問題杏瞻，并且應(yīng)該按照解決重大問題的態(tài)度去處理。這些都是真實存在的問題衙荐，需要一些基于證據(jù)的解決方案捞挥。 在我看來，宗教與科學(xué)之間幾乎沒有什么產(chǎn)生沖突的理由忧吟。許多宗教接受甚至熱烈歡迎科學(xué)砌函，并把科學(xué)視為一種認(rèn)識自然世界的途徑。此外溜族，關(guān)于這個世界的存在和意義還有非常多的謎團(tuán)有待解答讹俊，宗教和科學(xué)都在激勵著人們?nèi)ビ懻撨@些問題。當(dāng)然煌抒，目前這兩者都還不能解決這些問題仍劈。 此外，科學(xué)遭受的攻擊還來自一些人文主義學(xué)者摧玫，他們認(rèn)為耳奕，科學(xué)只不過是一種社會架構(gòu)绑青，科學(xué)帶來的不過是各類同樣有效的觀點中的一種。 科學(xué)要想清晰而有力地回應(yīng)這些挑戰(zhàn)屋群，就必須保證自身不被內(nèi)部實踐者的神秘主義渴望和形而上學(xué)傾向侵蝕闸婴，然而有些科學(xué)家可能常常會受到神秘主義感觸和形而上學(xué)偏見的刺激。只要大多數(shù)人能理解并堅持區(qū)分假設(shè)和既定事實的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)芍躏，這種個體行為就無法影響到科學(xué)的發(fā)展邪乍。 如果連基礎(chǔ)物理學(xué)自身都被反現(xiàn)實主義思潮“劫持”了，我們就有被迫放棄綿延了數(shù)世紀(jì)的現(xiàn)實主義工程的危險对竣。所謂現(xiàn)實主義工程庇楞，無非就是隨著科學(xué)的進(jìn)步，我們不斷地調(diào)整已知現(xiàn)實與虛幻領(lǐng)域間邊界的過程否纬。 反現(xiàn)實主義的一大危險與物理學(xué)自身的實踐有關(guān)吕晌。反現(xiàn)實主義會削弱我們徹底探明自然世界性質(zhì)的決心，并因此降低我們理解物理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)临燃。 反現(xiàn)實主義在原子世界取得重大勝利之后睛驳，我們不得不同反現(xiàn)實主義對大尺度上的自然世界提出的觀點作斗爭。少數(shù)宇宙學(xué)家宣稱膜廊，我們身處的這個宇宙只不過是“平行宇宙”的汪洋大海中的一個“水泡”而已乏沸，像這樣的水泡在這片大海中還有無窮多個。另外爪瓜，既然我們可以頗有底氣地假設(shè)我們看到的那些星系與宇宙中的其他星系并沒有本質(zhì)上的不同蹬跃，那么我們當(dāng)然也可以認(rèn)為，在我們看不見的那些“水泡”里铆铆，掌管世界的定律與我們這個世界的完全不同蝶缀，甚至可能是完全隨機(jī)的。因此薄货，我們的宇宙絕不可能代表所有平行宇宙共有的性質(zhì)扼劈。基于這個推測菲驴，再加上幾乎所有其他水泡永遠(yuǎn)都不會進(jìn)入我們的觀測范圍這個事實，這意味著平行宇宙假說既不可能被證實骑冗，也不可能被證偽赊瞬，這就把這種假說推到了科學(xué)的邊界之外。然而贼涩，這個想法卻得到了不少備受尊敬的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家的支持巧涧。 很多人都會錯把平行宇宙假說當(dāng)成量子力學(xué)的多世界詮釋，但其實它們是截然不同的概念遥倦。不過谤绳，它們都通過魔幻現(xiàn)實主義顛覆了科學(xué)的目的——僅通過科學(xué)自身來解釋我們所看到的世界占锯。如果不是大多數(shù)物理學(xué)家不加批判地接受了量子物理學(xué)的反現(xiàn)實主義版本，那么那些平行宇宙假說的狂熱支持者無論如何也不可能對科學(xué)目標(biāo)的明確性產(chǎn)生任何影響缩筛。 誠然消略，量子力學(xué)以極其簡潔的方式解釋了自然世界的許多方面。物理學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了運用量子力學(xué)來解釋各類現(xiàn)象的強(qiáng)大的工具包瞎抛，因此艺演，如果你能熟練地掌握量子力學(xué)，你就能掌控自然世界的許多知識桐臊。與此同時胎撤，物理學(xué)家一直在探索自然世界中量子力學(xué)未能闡明的空白處，比如断凶，這個理論無法解釋個體過程中發(fā)生了什么伤提，并且也常常無法解釋為什么某項實驗的結(jié)果是這樣而不是那樣的。 這些理論空白和無法解釋的現(xiàn)象關(guān)系重大认烁，因為它們揭示了這樣一個事實：我們在這條解決科學(xué)核心問題的道路上才走了一半肿男，然而我們已經(jīng)失去了前進(jìn)的方向。我認(rèn)為砚著，我們尚未成功地把量子理論和引力及時空統(tǒng)一起來（即我們常說的量子引力）次伶，也沒能將各種基本作用力統(tǒng)一起來，這主要是因為我們的探索都是基于一種不正確且不完備的量子理論稽穆。 然而冠王，我懷疑，在不牢靠的地基上構(gòu)建科學(xué)大廈所產(chǎn)生的影響還會變得更遠(yuǎn)舌镶、更深柱彻。當(dāng)激進(jìn)的反現(xiàn)實主義思潮在科學(xué)大廈的地基上繁榮生長時，人們對科學(xué)能解決分歧并揭示真相的信任感就會被削弱餐胀。當(dāng)那些為科學(xué)解釋設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的人也受到邪惡的神秘主義思想的誘導(dǎo)時哟楷，整個人類社會都會感受到由此產(chǎn)生的混亂。 我很榮幸能見到幾位第二代20世紀(jì)物理學(xué)的奠基人否灾，其中最為矛盾的一位是約翰·惠勒（John Wheeler）卖擅。作為一名核物理理論家和一位神秘主義者，他通過向我們講述他同愛因斯坦和玻爾之間的故事墨技，將這兩位大物理學(xué)家的思想傳授給了我們這代人惩阶。惠勒是一名堅定的“冷血戰(zhàn)士”扣汪，即便在引領(lǐng)量子宇宙和黑洞的研究時仍不忘研發(fā)氫彈断楷。他也是一位偉大的導(dǎo)師，他的學(xué)生包括理查德·費曼崭别、休·埃弗里特（Hugh Everett）以及其他幾位量子理論的先驅(qū)冬筒。 惠勒是真正接受過玻爾教導(dǎo)的恐锣，他的話總是充滿各種謎團(tuán)和悖論。他在上課時的板書和我見到的其他學(xué)者的板書都不相同舞痰，上面沒有任何方程土榴，只有幾行字體優(yōu)雅的格言，每一句都寫得端端正正匀奏，那是他提煉出的值得我們用一生的時間去探尋的問題鞭衩，關(guān)于為什么我們的世界是量子宇宙，其中的一個經(jīng)典例子就是“It from bit”（一切源于比特）娃善。目前论衍，社會上的確有一股把世界視作信息集合體的思潮，也就是認(rèn)為信息要比它所描述的內(nèi)容更為基本聚磺。這是一種反現(xiàn)實主義形式坯台，我們在后文中會對此加以討論，而惠勒就是較早接受這股思潮的人之一瘫寝。還有一個例子是“在被觀察之前蜒蕾，任何現(xiàn)象都不是真正的現(xiàn)象”。如果我們與惠勒進(jìn)行交談焕阿，那么惠勒可能會問你如下的問題： 假設(shè)你死了咪啡，到天神面前接受最后的考驗，他只會問你一個問題：“為什么是量子暮屡？”也就是為什么我們生活在一個由量子力學(xué)描述的世界中撤摸？你會如何回答他呢？ 我的人生的大部分時間都花在了尋找這個問題的令人滿意的答案上了褒纲。我發(fā)現(xiàn)自己總是能生動地回想起與量子物理學(xué)第一次邂逅時的場景准夷。當(dāng)時我17歲，高中輟學(xué)莺掠，經(jīng)常流連于辛辛那提大學(xué)物理圖書館的書架前衫嵌。正是在那時，我邂逅了一本書彻秆，其中的一章是路易斯·德布羅意（Louis de Broglie）寫的楔绞。德布羅意最早提出電子既是波也是粒子，本書第3章就會介紹他的這個具有開創(chuàng)性的波理論唇兑，這一理論也是對量子力學(xué)的第一個現(xiàn)實主義闡述墓律。那本書是用法語寫就的，雖然當(dāng)時我對法語并不精通幔亥，但我現(xiàn)在仍然能回想起理解該書基本思想時的興奮之情，閉上眼睛也仍然能回憶起那一頁上展示著的將波長與動量聯(lián)系起來的方程察纯。

我在麻省理工大學(xué)海外網(wǎng)絡(luò)公開課學(xué)院學(xué)習(xí)了我人生中的第一門真正的量子力學(xué)課程帕棉。那門課程由赫伯特·伯恩斯坦（Herbert Bernstein）教授针肥，在課程最后，伯恩斯坦介紹了約翰·貝爾（John Bell）的基本定理1香伴，簡單來說慰枕，這個定理證明了適用于量子世界的定律很難應(yīng)用于宇宙空間。我至今還能生動地回想起當(dāng)時的場景：在那個溫暖的下午即纲，當(dāng)我理解了對該定理的證明之后具帮，我走出教室，坐在學(xué)院圖書館外的階梯上低斋，心中無比震驚蜂厅。然后我拿出一個筆記本，立即為我暗戀的女生寫下了一首詩：“當(dāng)我們十指相扣時膊畴，我們手上的電子從那一刻起就糾纏到了一起掘猿。”我現(xiàn)在已經(jīng)記不得那個女生是誰以及她對我的這首詩是如何回應(yīng)的唇跨，我甚至想不起來我是否把這首詩獻(xiàn)給了某個女生稠通，但從那天起，我對非局部糾纏的興趣一刻也沒有減弱過买猖。在之后的幾十年里改橘，我迫切地想要更好地理解量子世界的心情也從未消失過。在我的科學(xué)研究生涯中玉控，量子物理學(xué)之謎是我反復(fù)思索的核心問題飞主，我希望能夠通過本書讓你也產(chǎn)生類似的興趣。 我在本書中講述的故事將以三幕劇的形式呈現(xiàn)奸远。第一幕會講述我們在探究量子力學(xué)發(fā)展軌跡時所需的基本的量子力學(xué)概念既棺。這部分的主題是由玻爾和海森堡引領(lǐng)的反現(xiàn)實主義者對以愛因斯坦為代表的現(xiàn)實主義者的巨大勝利。請注意懒叛，我在書中講述的故事只是一個概要丸冕，真實的歷史要遠(yuǎn)比我的描述更復(fù)雜。 第二幕則追溯了從20世紀(jì)50年代開始的現(xiàn)實主義量子力學(xué)方法的復(fù)興薛窥，并且闡述了它們的優(yōu)缺點胖烛。這一幕的主角是美國物理學(xué)家戴維·玻姆（David Bohm）和愛爾蘭理論物理學(xué)家貝爾。 第二幕的結(jié)論是：現(xiàn)實主義方法可行诅迷，并且它們的效果好到足以動搖那些認(rèn)為量子力學(xué)要求我們?nèi)孔兂煞船F(xiàn)實主義者的論斷佩番。不過，在我看來罢杉，這些方法離真相仍然差得很遠(yuǎn)趟畏，我認(rèn)為我們還可以更進(jìn)一步。實際上滩租，我認(rèn)為：正確且完備的量子力學(xué)理論不僅能夠解決量子引力的問題赋秀，還能給出一套優(yōu)秀的宇宙學(xué)理論利朵。 第三幕則介紹了包括我在內(nèi)的當(dāng)代物理學(xué)家為構(gòu)建現(xiàn)實主義的萬物理論所付出的努力。 歡迎大家來到量子世界猎莲，放輕松绍弟，因為這就是我們所在的世界。另外著洼，這個世界中尚有很多謎團(tuán)等待著我們?nèi)ソ鉀Q樟遣，我們真是太幸運了！