序言

李淼

對(duì)于我們的世界，科學(xué)家有兩套體系來(lái)解釋。

第一套體系已經(jīng)存在了300多年，這就是牛頓的力學(xué)體系，機(jī)械論。事實(shí)上，這套體系的核心概念至少存在了2000多年，從亞里士多德開(kāi)始，認(rèn)為世界像一個(gè)大鐘一樣一旦上緊了發(fā)條，就有條不紊地運(yùn)行下去，直到永遠(yuǎn)。這套體系與我們的日常經(jīng)驗(yàn)吻合，里面的概念都可以用我們眼睛看到的具體事物來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第二套體系存在了不到100年，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)是90年，這就是幾位最幸運(yùn)的天才在1925年前后發(fā)現(xiàn)的量子力學(xué)體系。根據(jù)這套體系，我們?nèi)搜劭吹降牟⒉皇鞘澜绫澈笞罨镜脑?，例如一個(gè)物體的狀態(tài)不可以用它的位置和速度來(lái)描述。根據(jù)海森堡，我們可以談一個(gè)粒子的具體位置，也可以談它的具體速度，但不能同時(shí)談它的位置和速度。這樣，我們熟悉的簡(jiǎn)單決定論就失效了：當(dāng)我們知道粒子的位置時(shí)，為了預(yù)言它下一刻的位置，就必須知道它的速度。不確定性原理告訴我們，這不可能。

不確定性原理完全違背了我們的直覺(jué)。但事情不會(huì)到此為止，量子論總是給我們帶來(lái)無(wú)窮無(wú)盡的麻煩。比如糾纏，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)，相隔遙遠(yuǎn)的測(cè)量結(jié)果會(huì)互相影響，并且這種影響看起來(lái)是瞬時(shí)的，這就是量子物體之間神秘的糾纏。但是，你卻不能通過(guò)這種糾纏實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)通信，更不能實(shí)現(xiàn)心靈感應(yīng)。

還有很多我們無(wú)法理解的事情，例如，你無(wú)法區(qū)別兩個(gè)電子，它們不同于兩個(gè)人，可以叫作張三和李四。兩個(gè)電子確實(shí)有兩個(gè)，但不能被我們標(biāo)記為甲電子和乙電子。在某個(gè)時(shí)刻你看到的兩個(gè)電子，在下一個(gè)時(shí)刻你已經(jīng)無(wú)法區(qū)分誰(shuí)是誰(shuí)了。

我們可以將量子世界的特點(diǎn)一直羅列下去，但這不是這篇序言該做的事情。其實(shí)，這也不是英國(guó)著名物理學(xué)家約翰·波爾金霍恩（John Polkinghorne）在這本小書(shū)中想做的事情。量子世界雖然不可思議，就像該書(shū)首頁(yè)引用的費(fèi)曼名言“我認(rèn)為我可以肯定地說(shuō)，現(xiàn)在沒(méi)有人理解量子力學(xué)”所說(shuō)的，但如果沒(méi)有量子論，太陽(yáng)不會(huì)燃燒，原子會(huì)四分五裂，我們熟悉的整個(gè)世界會(huì)四分五裂。

這本書(shū)不能看作普及量子論的科普書(shū)，但它還是某種形式的科普。它不為完全不懂量子論的人解釋量子論，但它梳理了量子的基本概念和性質(zhì)。與普通量子科普書(shū)不同的是，作者想告訴我們量子世界是如何令人驚訝，物理學(xué)家如何試圖把握這個(gè)理論，如何提出不同的解釋，比如哥本哈根解釋、新哥本哈根解釋、隱變量、貝爾關(guān)于量子的非實(shí)在論的工作，甚至還有多世界解釋——我們的世界通過(guò)事物之間的互相作用不斷地分裂成更多的世界，等等。因此，這本書(shū)不僅應(yīng)該推薦給普通人，更應(yīng)該推薦給物理系的學(xué)生和物理系的教授閱讀。

確實(shí)，閱讀了這本小冊(cè)子之后，我又重新理解了過(guò)去以為已經(jīng)理解的各種理論，多世界也好，測(cè)量問(wèn)題也好，意識(shí)在量子世界扮演的角色也好。反正，這是一本值得任何對(duì)自然抱有好奇心的人靜下心來(lái)認(rèn)真看一遍的書(shū)。我個(gè)人覺(jué)得這本書(shū)不那么容易懂，卻還是要推薦給大家，書(shū)中的每句話都是作者認(rèn)真思考過(guò)的。

最后，想談一談作者本人，約翰·波爾金霍恩。我們讀研究生的時(shí)候，一些對(duì)量子場(chǎng)論和粒子物理學(xué)感興趣的同學(xué)就已經(jīng)熟悉他的名字了。他研究過(guò)夸克，以及粒子作用的一些性質(zhì)。當(dāng)我陷入超弦理論時(shí)，我還閱讀了他和別人合著的一本關(guān)于粒子散射的名著。盡管他的物理學(xué)成就足以引起任何一位同行的敬意，讓我覺(jué)得不可思議的是，他在中年時(shí)放棄了專業(yè)物理學(xué)家身份，成為一名專業(yè)牧師。當(dāng)然，在成為專業(yè)牧師后他并沒(méi)有放棄物理學(xué)，例如你手中的這本書(shū)就是他在2002年出版的。

當(dāng)他退出物理學(xué)界時(shí)，他47歲，這是1977年，那時(shí)我快高中畢業(yè)了。他說(shuō)，他在25年的物理學(xué)職業(yè)生涯中已經(jīng)做了能夠?qū)ξ锢韺W(xué)做的事，他的最重要的研究也許已經(jīng)做了，因此，神職工作應(yīng)該是最好的第二個(gè)職業(yè)生涯。確實(shí)，他在第二個(gè)職業(yè)生涯中做得十分出色，56歲時(shí)擔(dān)任了劍橋三一教堂的院長(zhǎng)，同時(shí)擔(dān)任皇后學(xué)院院長(zhǎng)，直到66歲退休。

波爾金霍恩除了專著外還寫(xiě)了幾本科普著作，寫(xiě)得最多的還是科學(xué)與宗教的關(guān)系，一共26本，還獲得了鄧普頓獎(jiǎng)金。他認(rèn)為存在自由意志，這一點(diǎn)我很喜歡，因?yàn)槲乙蚕嘈湃擞凶杂梢庵尽５徽J(rèn)為自由意志與量子世界的隨機(jī)性有關(guān)，我卻堅(jiān)定地認(rèn)為人的自由意志與量子有關(guān)，不一定是簡(jiǎn)單的隨機(jī)性，也許與霍金的“無(wú)界理論”有些關(guān)系，我不確定。不管怎樣，他是我的一個(gè)榜樣，成功地實(shí)現(xiàn)了第二個(gè)職業(yè)生涯，當(dāng)然，我不是有神論者，我的第二個(gè)職業(yè)生涯將是什么我還很模糊。作為序言，我扯得有點(diǎn)遠(yuǎn)了，但我覺(jué)得了解作者本人對(duì)閱讀他的著作有幫助。