主题：读书笔记——《小团圆》：小楼一统，冬夏春秋 -- 成奎花

这是一本让人笑并抓狂的书，严格意义上，这句话应该这样说，量子物理是让人笑并抓狂的写作内容。想象作者曾经花了多少的时间和精力，无限弥漫的想象坍缩为一句话： “这哥们写的不是量子物理，是寂寞”。

作者总结了量子物理发展的两条路线：一是波尔、海森堡、波恩和约尔当为代表的哥本哈根学派，“直接从观测到的原子谱线出发，引入矩阵的数学工具。强调观测到的分离性、跳跃性，同时又坚持以数学为唯一导向，不为日常生活的直观经验所迷惑”；二是爱因斯坦、德布洛意和薛定谔路线，“强调电子作为波的连续性的一面，以波动方程来描述它的行为。它热情地拥抱直观的解释。”

我们抓狂之旅起点是那个著名的双缝干涉实验： “当电子穿过两道狭缝后，在感应屏上组成一个明暗相间的图案…….但是，每次电子只会在屏上打出一个小点，只有当成群的电子穿过双缝后，才会逐渐组成整个图案。 ”“在两道狭缝处都安装上某种仪器，让它在有粒子——或者波，不论是什么——通过时记录下来或者发出警报……每次我们只能在一条缝上测到电子。但是，一旦我们展开这种测量的时候，干涉条纹也就消失了……

哥本哈根解释包含以下三大内容：概率解释、不确定性原理和互补原理。“因为存在着观测者对于被观测物的不可避免的扰动，主体和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体。……任何事物只有结合一个特定的观测手段，才谈得上具体意义。对象所表现出的形态，很大程度上取决于我们的观测方法。对于同一个对象来说，这些表现形态可能是互相排斥的，但必须被同时用于对这个对象的描述中，也就是互补原理。最后，因为我们的观测给事物带来各种原则上不可预测的扰动，量子世界的本质是随机性。传统观念中的严格因果关系在量子世界是不存在的，必须以一种统计性的解释来取而代之，波函数就是一种统计，它的平方代表了粒子在某处出现的概率。”

观测前，电子所有关于位置的可能性叠加在一起弥漫整个空间，能同时穿过两条缝。在双缝后加上感应屏为观测方法一，波函数忽然坍缩为一个点，并遵循被双缝间距离决定的某种概率选择了屏上一个位置（电子以波的方式通过双缝，它当然知道双缝间距离）；两道狭缝处都安装上某种仪器为观测方法二，电子在通过双缝时（已经）坍缩，所以只能通过一条缝。听上去不错，现在是时候放出薛定谔的猫了：把一个原子、一只猫和一个毒气瓶放在一个不透明的箱子中。每当原子衰变时放出一个中子，激发一系列连锁反应，最终打破箱子里一个毒气瓶把猫毒死。一个放射性原子何时衰变是完全概率性的，只要没有观察，它就永远处于衰变/不衰变的叠加状态中，只有当我们打开箱子时，叠加状态才“坍缩”为衰变或者不衰变。那么，在我们打开箱子前，猫处于什么状态？似乎唯一合理的可能是，当原子处于衰变/不衰变的叠加状态时，因为原子状态不确定，猫的状态也不确定，处于死/活叠加状态。???!!!@@##& ……

如果把猫换成人，那又将如何？他或者死了，或者告诉我们在箱子打开前他一直活着。为什么人不能像猫那样“又死又活”？回答是：箱子里的人作为观测者让死/活叠加状态坍缩了。决定因素在这里渐渐凸显，那就是猫的无主观意识和人的有主观意识。物理学走到这里竟然变成了唯心主义者的福音……冯.诺依曼的无限复归则进一步将“意识”放到了世界中心位置：一个对象在不被观测时处于叠加状态，如果用一台机器对之进行观测，该对象波函数坍缩，而叠加状态被转移至观测器，也就是说，这时候观测器显示了所有可能观测结果的叠加。这种叠加状态转移可以一直持续下去，直到到达人类观测者，那时候观测结果才变为确定的。维格纳在《对于灵肉问题的评论》中论证道：因为外部世界可以作用于并且改变意识，根据牛顿第三定律作用于反作用原理，意识也应该能作用并改变外部世界。所以，意识可以使波函数坍缩！哥本哈根解释带给我们的震撼/惊喜远远不止这些，让暴风雨来得更猛烈些吧！1979年约翰.惠勒提出了延迟实验构想（具体见书p229 和p230图例），该实验给出一个结论：我们可以在事件发生之后再去决定该事件如何发生！玻尔认为：任何一种基本量子现象只在被记录后才是一种现象。“事件发生前”和“事件发生后”都在“被记录”这个时间点之前，对现象的影响没有区别。

综上所述，让我们来想象一个场景，宇宙在漫长的年代里一直发展，但只是许多可能状态的叠加，一团混沌，直到一天，一个智能生物开始观测的一刹那，波函数坍缩，宇宙清晰确定起来，地球成了一个球体，山凝固，水流动，植物以特定的姿态生长……但是，混沌时期的宇宙同时又必须以特定方式发展以保证在那个决定命运的时刻能够出现一个能够观测的智能生物。确实，何为因何为果，缠夹不清啊！无论如何，哥本哈根派理论还是有让我高兴的地方:假设上帝真的存在，如何解释人类未观测前的叠加状态？解释一：上帝不是智能生物；解释二：上帝不是无所不知无所不查的，他忽略了我们正在试图观察的那个对象；解释三：上帝眼睛一闭，根本不care这个世界怎样了。无论哪种解释都让我更坚定的不care上帝。

在让坍缩折磨得死去活来又死又活之后，我们暂且将其抛在一边，看看有没有其他物理学天才能拯救我们的理智。艾弗莱特如是说：电子确实穿过了双缝，只是那一瞬间，宇宙也分裂成两个，一个世界里的我们观测到电子从左边穿过，另一个世界的我们观测到电子从右边穿过。薛定谔的猫也一样，在一个世界里一直是死的，在另一个世界里一直活着。而宇宙在每一个量子过程中都按照可能的结果分裂，以至于在宇宙漫长的历史过程里形成无数的平行宇宙，但这些宇宙之间完全隔离，无法沟通。这就是多宇宙解释（MWI）或者平行宇宙理论的通俗解释。更精确或者说学术的解释是：真实的宇宙是非常高维的，但它由很多低维空间组成，我们生活的四维空间是其中之一。波函数在高维宇宙之中按照自身某种规律发展从来没有坍缩，但是它在我们世界的投影（我们的观测）显示成为一个特定的（坍缩的）现象；它在不同世界有不同的投影。现在，至少我们熟悉的客观性、确定性和历史唯一性回来了。只有一个问题：我们为什么感觉不到别的世界呢？退相干理论粉墨登场，这里面涉及复杂的数学问题，我们只需要知道，希尔伯特空间中维数越高的两个空间正交（不相干）的可能性越大。单独的电子行为可以用较低维数空间表示，“通过左缝”和“通过右缝”两个世界能相互投影感知，所以发生干涉。当观测行为进入之后，用于表现包括该观测行为在内的世界需要更多的维数，两个高维的空间之间“退相干”了，所以我们不能感知另一个世界。正像坍缩理论中有薛定谔的猫让我们抓狂并绝望那样，MWI理论中有“量子永生”让我们抓狂并狂喜。在每个生死关头，世界都分裂成“生”和“死”两个世界，而我们将永远只意识到我们仍然活着的这个世界，所以我们永远不死。我们以为某人死了，其实他在另外一个世界里活得好好的。

经典的感召力是无穷的，无数仁人志士拼死一搏，正是为了心目中的经典，或者叫正统。德布洛意和玻姆对于世界的客观实在性做出了有力的挽救，在他们看来，量子效应表面上的随机性其实是由一些我们不知道的变量照成，一旦我们了解了这些变量，整个系统将再次变为确定和可预测。这就是隐变量理论。不幸的是，1982年阿斯派克特一系列试验对于贝尔不等式的检测结果否定了定域实在性：我们的世界不可能既是定域的（没有超光速信号传播）又是实在的（存在一个客观确定的世界，能用隐变量描述）。鱼和熊掌，但无论鱼还是熊掌，爱因斯坦的经典世界已经一去不返。

对于量子物理还有系综解释、自发定域理论和退相干历史。退相干历史与多世界理论如一对杠头兄妹，后者宣称历史是唯一的，但存在多个平行世界；前者则认为世界是唯一的，但历史有很多个。如果把宇宙的历史分得足够精细，那么实际上每时每刻都有许多的精细历史在同时发生。但是我们只能观察到足够“粗略”的历史，就像我们只能看到一根头发的光滑表面，看不到那些鳞片。这些粗略历史相互退相关，各不干涉。

在被量子理论折磨得奄奄一息之时，让我们再苟延残喘一秒，去看看“超弦理论”：任何粒子都不是传统意义上的点，而是开放或者闭合的弦。他们不同方式的振动对应自然界中不同的粒子。我们生活在十维的空间，但其中六个维度紧紧蜷缩，不为我们觉察。五种不同的超弦论被统一为“M理论”，M可看作“母亲”“神秘”“矩阵”或者“膜”。我觉得，这个M，应该就是“麻烦”、“满头大汗”、“没完没了”……