二
　　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着“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，一場球最詳細的信息就是具體的比分，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）。
　　對於兩片樹葉來講，它們通常是互相相干的。我們無法明確地區分1:0獲勝和2:0獲勝這兩種歷史，因此也無法用傳統的概率去計算它們。但我們可以通過適當的粗粒化來構建符合常識的那些歷史，比如我們可以區分“勝”，“平”和“負”這三大類歷史，因為它們之間已經失去了干涉，退相幹了。如此一來，我們就可以用傳統的經典概率來計算這些歷史，這就形成了“一族”退相干歷史（a decoherent family of histories），只有在同一族裡，我們才能運用通常的理性邏輯來處理它們之間的概率關係。有的時候，我們也不說“退相干”，而把它叫做“一致歷史”（consistent histories），DH的創建人之一格里菲斯就愛用這個詞，因此“退相干歷史”也常常被稱為“一致歷史”解釋，更加通俗一點，也可以稱為“多歷史”（many histories）理論。
　　一般來說，在歷史樹上越接近根部（往上），粗粒化就越厲害，其干涉也就越小。當然，並非所有的粗粒歷史之間都沒有干涉，可以被賦予傳統概率，具體地要符合某種“一致條件”（consistency condition），而這些條件可以由數學嚴格地推導出來。
　　現在讓我們考慮薛定諤貓的情況：當那個決定命運的原子衰變時，就這個原子本身來說，它的確經歷着衰變/不衰變兩種可能的精粒歷史。原子本身只是單個粒子，我們忽略的東西並不多。但一旦貓被拖入這個劇情之中，我們的歷史劇本換成了貓死/貓活兩種，情況就不同了！無論是“貓死”還是“貓活”都是非常模糊的陳述，描述一隻貓具體要用到10^27個粒子，當我們說“貓活”的時候，我們忽略了這隻貓與外界的一切作用，比如它如何呼吸，如何與外界進行物質和能量交換……等等。就算是“貓死”，它身上的n個粒子也仍然要和外界發生相互作用。換句話說，“貓活”和“貓死”其實是兩大類歷史的總和，就像“勝”是“1:0”，“2:0”，“2:1”……等歷史的總和一樣。當我們計算“貓死”和“貓活”之間的干涉時，我們其實窮盡了這兩大類歷史下的每一對精粒歷史之間的干涉，而它們絕大多數都最終抵消掉了。“貓死”和“貓活”之間那千絲萬縷的聯繫於是被切斷，它們退相干，最終只有其中的一個真正發生！如果從密度矩陣的角度來看問題，則其表現為除了矩陣對角線上的那些經典概率之外，別的干涉項都迅速消減為0：矩陣“對角化”了！而這裡面既沒有自發的隨機定域，也沒有外部的“觀測者”，更沒有看不見的隱變量！
　　如果DH解釋是正確的，那麼我們每時每刻其實都經歷着多重的歷史，世界上的每一個粒子，事實上都處在所有可能歷史的疊加中！但一旦涉及到宏觀物體，我們所能夠觀察和描述的則無非是一些粗粒化的歷史，當細節被抹去時，這些歷史便互相退相干，永久地失去了聯繫。比方說如果最終貓還活着，那麼“貓死”這個分支就從歷史樹上被排除了，按照奧卡姆剃刀，我們不妨說這些歷史已經不存在於宇宙之中。
　　嗯，雖然聽起來古怪，但它至少可以自圓其說，不是嗎？粗粒化的方法看起來可能讓人困惑，但其實卻並沒有那麼大驚小怪，我們事實上經常有意無意地用到這些辦法。比如在中學裡我們計算地球和太陽之間的引力，我們把兩個星球“粗粒化”為兩個質點。實際上地球和太陽是兩個龐大的球體，但以質心代替所有的點，而忽略它們的具體位置之後，我們實際上已經不知不覺地加遍了兩個球體內部每一對質點之間的吸引力。在DH解釋中，我們所做的只不過更加複雜一點罷了。
　　從數學上說，DH是定義得很好的一個理論，而從哲學的雅致觀點來看，其支持者也頗為得意地宣稱它是一種假設最少，而最能體現“物理真實”的理論。但是，DH的日子也並不像宣揚的那樣好過，對其最猛烈的攻擊來自我們在上一章提到過的，GRW理論的創立者之一GianCarlo
　　Ghirardi。自從DH理論創立以來，這位意大利人和其同事至少在各類物理期刊上發表了5篇攻擊退相干歷史解釋的論文。Ghirardi敏銳地指出，DH解釋並不比傳統的哥本哈根解釋好到哪裡去！
　　正如我們已經為大家所描述過的那樣，在DH解釋的框架內我們定義了一系列的“粗粒”的歷史，當這些歷史符合所謂的“一致條件”時，它們就形成了一個互相之間退相干的歷史族（family）。比如在我們的聯賽中，針對某一場具體的比賽，“勝”，“平”，“負”就是一個合法的歷史族，在它們之間只有一個能夠發生，因為它們互相之間都已經幾乎沒有聯繫。但是，在數學上利用同樣的手法，我們也可以定義一些另外的歷史族，它們同樣合法！比如我們並不一定關注勝負關係，而可以考慮另外的方面比如進球數。現在我們進行另一種粗粒化，把比賽結果區分為“沒有進球”，“進了一個球”，“進了兩個球”以及“進了兩個以上的球”。從數學上看，這4種歷史同樣符合“一致條件”，它們構成了另一個完好的退相干歷史族！
　　現在，當我們觀測了一場比賽，所得到的結果就取決於所選擇的歷史族。對於同一場比賽，我們可能觀測到“勝”，但換一個角度，也可能觀測到“進了兩個球”。當然，它們之間並不矛盾，但如果我們仔細地考慮一下，在“現實中”真正發生了什麼，這仍然叫我們困惑。
　　當我們觀測到“勝”的時候，我們假設在其屬下所有的精粒歷史都在發生，比如1:0，2:1，2:0，3:0……所有的歷史都發生了，只不過我們觀測不到具體的精細結果，也對它們並不感興趣。可對於同樣一場比賽，我們也可能觀測到“進了兩個球”，這時候我們的假設其實是，所有進了兩個球的歷史都發生了。比如2:0，2:1，2:2，2:3……
　　現在我們考慮某種特定的精粒歷史，比如說1:0這樣一個歷史。雖然我們從來不會實際觀測到這樣一個歷史，但這並不妨礙我們去問：1:0的歷史究竟發生了沒有？當觀測結果是“勝”的時候，它顯然發生了；而當觀測結果是“進了兩個球”的時候，它卻顯然沒有發生！可是，我們描述的卻是同一場比賽！
　　DH的本意是推翻教科書上的哥本哈根解釋，把觀測者從理論中趕出去，還物理世界以一個客觀實在的解釋。也就是說，所有的物理屬性都是超越於你我的觀察之外獨立存在的，它不因為任何主觀事物而改變。但現在DH似乎是啞巴吃黃連——有苦說不出。“1:0的歷史究竟是否為真”這樣一個物理描述，看來的確要取決於歷史族的選擇，而不是“客觀存在”的！這似乎和玻爾他們是殊途同歸：宇宙中沒有純粹的客觀的物理屬性，所有的屬性都只能和具體的觀察手段連起來講！
　　但DH的支持者辯護說，任何理性的邏輯推理（reasoning），都只能用在同一個退相幹家族中，而不能跨家族使用。比如當我們在“勝，平，負”這樣一族歷史中得到了“1:0的精粒歷史發生了”這樣一個結論後，我們絕不能把它帶到另一族歷史（比如“沒進球，進1球，進2球，進2球以上”）中去，並與其相互比較。他們把這總結成所謂的“同族原則”（single family rule），並宣稱這是量子論中最重要的原則。
　　這一點先放在一邊不論，DH的另一個難題是，在理論中實際上存在着種類繁多的“退相干族”，而我們在現實中觀察到的卻只有一個！還是拿我們的量子聯賽來說，就單單一場比賽而言，我們在前面定義了一個退相干族，也就是“勝，平，負”。這一族中包含了3大種粗粒歷史，它們之間都互相退相干。這看上去一點都不錯，但問題是，並不只有“勝，平，負”這樣的分法是可能的，還有無窮種其他的分法，其中的大部分甚至是千奇百怪，不符合常識的，但理論並沒有解釋我們為何觀測到的不是這些另外的分類！
　　比方說，我們從理論上定義3種歷史：“又勝又平”，“又勝又負”，“又平又負”，這3種歷史在數學上同樣構成一個合法並且完好的退相干族：它們的概率可以經典相加，你無論觀測到其中的哪一種，就無法再觀測到另外的兩種。但顯然在實際中，一場比賽不可能“又勝又負”，那麼DH就欠我們一個解釋，它必須說明為什麼在現實中的比賽是分成“勝，平，負”的，而不是“又勝又平”之類，雖然它們在數學上並沒有太大的不同！
　　在這個問題上，DH的辯護者也許會說，理論只有義務解釋現實的運作，而沒有義務解釋現實的存在！我們是從現實出發去建立理論，而不是從理論出發去建立現實！好比說“1頭牛加1頭牛等於2頭牛”和“1頭斯芬克斯加1頭斯芬克斯等於2頭斯芬克斯”在數學上都是成立的，但數學沒有義務解釋為什麼在現實世界中，實際可供我們相加的只有牛，而沒有斯芬克斯這樣的怪獸。在這一點上實證主義者和柏拉圖主義者往往會產生尖銳的衝突，一個突出的例子是我們在後面將會略微討論到的超弦理論。弦論用10個維度來解釋我們的世界，其中6個維度是蜷縮的，但它沒有說明為什麼是6個維度蜷縮，而不是5個或者8個維度，這使它受到了一些尖銳的詰問。但實證主義者常常會對這樣的窮追猛打感到奇怪：因為只有假設6個維度蜷縮才能解釋我們觀測到的現實世界（現實世界是4維的），這就夠了嘛，這不就是所有的理由嗎？哪還來的那麼多刨根問底呢？
　　不過DH的支持者如果護定這樣一種實證主義立場的話，他們也許暫時忽略了建立這個理論的初衷，也就是擺脫玻爾和海森堡的哥本哈根解釋——那可是最徹底的實證主義！不管怎麼說，在這上面DH的態度是有些尷尬的，而有關量子力學的大辯論也仍在進行之中，我們仍然無法確定究竟誰的看法是真正正確的。量子魔術在困擾了我們超過100年之後，仍然拒絕把它最深刻的秘密展示在世人面前。也許，這一秘密，將終究成為永久的謎題。
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　　飯後閒話：時間之矢
　　我們生活在一個4維的世界中，其中3維是空間，1維是時間。時間是一個很奇妙的東西，它似乎和另3維空間有着非常大的不同，最關鍵的一點是，它似乎是有方向性的！拿空間來說，各個方向沒有什麼區別，你可以朝左走，也可以向右走，但在時間上，你只能從“過去”向“未來”移動，而無法反過來！雖然有太多的科幻故事講述人們如何回到過去，但在現實中，這從來也沒有發生過，而且很可能永遠不會發生！這樣猜測的理由還是基於某種類似人擇原理的東西：假如理論上可以回到過去，那麼雖然我們不行，未來的人卻可以，但從未見到他們“回來”我們這個時代。所以很有可能的是，未來任何時代的人們都無法做到讓時鐘反方向轉動，它是理論上無法做到的！
　　這看起來很正常，無法逆着時間箭頭運動，這似乎天經地義。但在物理上，這卻是令人困惑的，因為在理論中，似乎沒有什麼特徵可以顯示出時間有一個特別的方向。不論是牛頓還是愛因斯坦的理論，它們都是時間對稱的！中學老師告訴你t0時刻的狀態，你就可以向“未來”前進，推出tn時刻，但也可以反過來向“過去”前進，推出-tn時刻。理論沒有告訴我們為什麼時間只能向tn移動，而不可以反過來向-tn移動！事實上，在基本層面上，不管時間是正着走還是倒着走，它都是符合物理定律的！但是，一旦脫離基本層面，上升到一個比較高的層次，時間之矢卻神秘地出現了：假如我們不考慮單個粒子，而考慮許多粒子的組合，我們就發現一個強烈的方向。比如我們本身只能逐漸變老，而無法越來越年輕，杯子會打碎，但絕不會自動粘貼在一起。這些可以概括為一個非常強大的定律，即著名的熱力學第二定律，它說，一個孤立體系的混亂程度總是不斷增加的，它的量度稱為“熵”。換句話說，熵總是在變大，時間的箭頭指向熵變大的那個方向！
　　現在我們考察量子論。在本節我們討論了DH解釋，所有的“歷史”都是定義得很好的，不管你什麼時候去測量，這些歷史——從過去到未來——都已經在那裡存在。我們可以問，當觀測了t0時刻後，歷史們將會如何退相干，但同樣合法的是，我們也可以觀測tn時刻，看“之前”的那些時刻如何退相干。實際上，當我們用路徑積分把時間加遍的時候，我們仍然沒有考慮過時間的方向問題，它在兩個方向上都是沒有區別的！再說，如果考察量子論的基本數學形式，那麼薛定諤方程本身也仍然是時間對稱的，唯一引起不對稱的是哥本哈根所謂的“坍縮”，難道時間的“流逝”，其實等價于波函數不停的“坍縮”？然而DH是不承認這種坍縮的，或許，我們應當考慮的是歷史樹的裁剪？蓋爾曼和哈特等人也試圖從DH中建立起一個自發的時間箭頭來，並將它運用到量子宇宙學中去。
　　我們先不去管DH，如果仔細考慮“坍縮”，還會出現一個奇怪現象：假如我們一直觀察系統，那麼它的波函數必然“總是”在坍縮，薛定諤波函數從來就沒有機會去發展和演化。這樣，它必定一直停留在初始狀態，看上去的效果相當於時間停滯了。也就是說，只要我們不停地觀察，波函數就不演化，時間就會不動！這個佯謬叫做“量子芝諾效應”（quantum Zeno effect），我們在前面已經討論過了芝諾的一個悖論，也就是阿喀琉斯追烏龜，他另有一個悖論是說，一支在空中飛行的箭，其實是不動的。為什麼呢？因為在每一個瞬間，我們拍一張snapshot，那麼這支箭在那一刻必定是不動的，所以一支飛行的箭，它等於千千萬萬個“不動”的組合。問題是，每一個瞬間它都不動，連起來怎麼可能變成“動”呢？所以飛行的箭必定是不動的！在我們的實驗裡也是一樣，每一刻波函數（因為觀察）都不發展，那麼連在一起它怎麼可能發展呢？所以它必定永不發展！
　　從哲學角度來說我們可以對芝諾進行精彩的分析，比如恩格斯漂亮地反駁說，每一刻的箭都處在不動與動的矛盾中，而真實的運動恰好是這種矛盾本身！不過我們不在意哲學探討，只在乎實驗證據。已經有相當多的實驗證實，當觀測頻繁到一定程度時，量子體系的確表現出芝諾效應。這是不是說，如果我們一直盯着薛定諤的貓看，則它永遠也不會死去呢？
　　時間的方向是一個饒有趣味的話題，它很可能牽涉到深刻的物理定律，比如對稱性破缺的問題。在極早期宇宙的研究中，為了徹底弄明白時間之矢如何產生，我們也迫切需要一個好的量子引力理論，在後面我們會更詳細地講到這一點。我們只能向着未來，而不是過去前進，這的確是我們神奇的宇宙最不可思議的方面之一。
　　三
　　好了各位，到此為止，我們在量子世界的旅途已經接近尾聲。我們已經瀏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、隱變量、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（布爾邏輯），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“復”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信息……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掛一漏萬，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，它們打着各自的旗號，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，苦苦等待着阿里阿德涅（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。
　　1997年，在馬里蘭大學巴爾的摩郡分校（UMBC）召開了一次關於量子力學的研討會。有人在與會者中間做了一次問卷調查，統計究竟他們相信哪一種關於量子論的解釋。結果是這樣的：哥本哈根解釋13票，多宇宙8票，玻姆的隱變量4票，退相干歷史4票，自發定域理論（如GRW）1票，還有18票都是說還沒有想好，或者是相信上述之外的某種解釋。到了1999年，在劍橋牛頓研究所舉行的一次量子計算會議上，又作了一次類似的調查，這次哥本哈根4票，修訂過的運動學理論（它們對薛定諤方程進行修正，比如GRW）4票，玻姆2票，而多世界（MWI）和多歷史（DH）加起來（它們都屬於那種認為“沒有坍縮存在”的理論）得到了令人驚奇的30票。但更加令人驚奇的是，竟然有50票之多承認自己尚無法作出抉擇。在宇宙學家和量子引力專家中，MWI受歡迎的程度要高一些，據統計有58％的人認為多世界是正確的理論，而只有18％明確地認為它不正確。但其實許多人對於各種“解釋”究竟說了什麼是搞不太清楚的，比如人們往往弄不明白多世界和多歷史到底差別在哪裡，或許，它們本來就沒有明確的分界線。就算是相信哥本哈根的人，他們互相之間也會發生嚴重的分歧，甚至關於它到底是不是一個決定論的解釋也會造成爭吵。量子論仍然處在一個戰國紛爭的時代，玻爾，海森堡，愛因斯坦，薛定諤……他們的背影雖然已經離我們遠去，但他們當年曾戰鬥過的這片戰場上仍然硝煙瀰漫，他們不同的信念仍然支撐着新一代的物理學家，激勵着人們為了那個神聖的目標而繼續奮戰。
　　想想也真是諷刺，量子力學作為20世紀物理史上最重要的成就之一，到今天為止它的基本數學形式已經被創立了將近整整80年。它在每一個領域內都取得了巨大的成功，以致和相對論一起成為了支撐物理學的兩大支柱。80年！任何一種事物如果經歷了這樣一段漫長時間的考驗後仍然屹立不倒，這已經足夠把它變成不朽的經典。歲月將把它磨礪成一個完美的成熟的體系，留給人們的只剩下深深的崇敬和無限的唏噓，慨嘆自己為何不能生於亂世，提三尺劍立不世功名，參予到這個偉大工作中去。但量子論是如此地與眾不同，即使在它被創立了80年之後，它仍然沒有被最後完成！人們仍在為了它而爭吵不休，為如何“解釋”它而鬧得焦頭爛額，這在物理史上可是前所未有的事情！想想牛頓力學，想想相對論，從來沒有人為了如何“解釋”它們而操心過，對比之下，這更加凸現出量子論那獨一無二的神秘氣質。
　　人們的確有理由感到奇怪，為什麼在如此漫長的歲月過去之後，我們不但沒有對量子論了解得更清楚，反而越來越感覺到它的奇特和不可思議。最傑出的量子論專家們各執一詞，人人都聲稱只有他的理解才是正確的，而別人都錯了。量子謎題已經成為物理學中一個最神秘和不可捉摸的部位，Zeilinger有一次說：“我做實驗的唯一目的，就是給別的物理學家看看，量子論究竟有多奇怪。”到目前為止，我們手裡已經攥下了超過一打的所謂“解釋”，而且它的數目仍然有望不斷地增加。很明顯，在這些花樣繁多的提議中間，除了一種以外，絕大多數都是錯誤的。甚至很可能，到目前為止所有的解釋都是錯誤的，但這卻並沒有妨礙物理學家們把它們創造出來！我們只能說，物理學家的想象力和創造力是非凡的，但這也引起了我們深深的憂慮：到底在多大程度上，物理理論如同人們所驕傲地宣稱的那樣，是對於大自然的深刻“發現”，而不屬於物理學家們傑出的智力“發明”？
　　但從另外一方面看，我們對於量子論本身的確是沒有什麼好挑剔的。它的成功是如此巨大，以致於我們除了咋舌之外，根本就來不及對它的奇特之處有過多的評頭論足。從它被創立之初，它就挾着雷霆萬鈞的力量橫掃整個物理學，把每個角落都塑造得煥然一新。或許就像狄更斯說的那樣，這是最壞的時代，但也是最好的時代。
　　量子論的基本形式只是一個大的框架，它描述了單個粒子如何運動。但要描述在高能情況下，多粒子之間的相互作用時，我們就必定要涉及到場的作用，這就需要如同當年普朗克把能量成功地量子化一樣，把麥克斯韋的電磁場也進行大刀闊斧的量子化——建立量子場論（quantum field theory）。這個過程是一個同樣令人激動的宏偉故事，如果鋪展開來敘述，勢必又是一篇規模龐大的史話，因此我們只是在這裡極簡單地作一些描述。這一工作由狄拉克開始，經由約爾當、海森堡、泡利和維格納的發展，很快人們就認識到：原來所有粒子都是瀰漫在空間中的某種場，這些場有着不同的能量形態，而當能量最低時，這就是我們通常說的“真空”。因此真空其實只不過是粒子的一種不同形態（基態）而已，任何粒子都可以從中被創造出來，也可以互相湮滅。狄拉克的方程預言了所謂的“反物質”的存在，任何受過足夠科普薰陶的讀者對此都應該耳熟能詳：比如一個正常的氫原子由帶正電的質子和帶負電的電子組成，但在一個“反氫原子”中，質子卻帶着負電，而電子帶着正電！當一個原子和一個“反原子”相遇，它們就轟隆一聲放出大量的能量輻射，然後雙方同時消失得無影無蹤，其關係就符合20世紀最有名的那個物理方程：E＝mc^2！
　　最早的“反電子”由加州理工的安德森（Carl Anderson）於1932年在研究宇宙射線的時候發現。它的意義是如此重要，以致於僅僅過了4年，諾貝爾獎評委會就罕見地授予他這一科學界的最高榮譽。
　　但是，雖然關於輻射場的量子化理論在某些問題上是成功的，但麻煩很快就到來了。1947年，在《物理評論》上刊登了有關蘭姆移位和電子磁矩的實驗結果，這和現有的理論發生了微小的偏差，於是人們決定利用微擾辦法來重新計算準確的值。但是，算來算去，人們驚奇地發現，當他們想儘可能地追求準確，而加入所有的微擾項之後，最後的結果卻適得其反，它總是發散為無窮大！
　　這可真是讓人沮喪的結果，理論算出了無窮大，總歸是一件荒謬的事情。為了消除這個無窮大，無數的物理學家們進行了艱苦卓絕，不屈不撓的鬥爭。這個陰影是如此難以驅散，如附骨之蛆一般地叫人頭痛，以至於在一段時間裡把物理學變成了一個讓人無比厭憎的學科。最後的解決方案是日本物理學家朝永振一郎、美國人施溫格（Julian S Schwiger）和戴森（Freeman Dyson），還有那位傳奇的費因曼所分別獨立完成的，被稱為“重正化”（renormalization）方法，具體的技術細節我們就不用理會了。雖然認為重正化牽強而不令人信服的科學家大有人在，但是採用這種手段把無窮大從理論中趕走之後，剩下的結果其準確程度令人吃驚得瞠目結舌：處理電子的量子電動力學（QED）在經過重正化的修正之後，在電子磁距的計算中竟然一直與實驗值符合到小數點之後第11位！亙古以來都沒有哪個理論能夠做到這樣教人咋舌的事情。
　　實際上，量子電動力學常常被稱作人類有史以來“最為精確的物理理論”，如果不是實驗值經過反覆測算，這樣高精度的數據實在是讓人懷疑是不是存心偽造的。但巨大的勝利使得一切懷疑都最終迎刃而解，QED也最終作為量子場論一個最為悠久和成功的分支而為人們熟知。雖然最近彭羅斯聲稱說，由於對赫爾斯-泰勒脈衝星系統的觀測已經積累起了如此確鑿的關於引力波存在的證明，這實際上使得廣義相對論的精確度已經和實驗吻合到10的負14次方，因此超越了QED（赫爾斯和泰勒獲得了1993年諾貝爾物理獎）。但無論如何，量子場論的成功是無人可以否認的。朝永振一郎，施溫格和費因曼也分享了1965年的諾貝爾物理獎。
　　拋開量子場論的勝利不談，量子論在物理界的幾乎每一個角落都激起激動人心的浪花，引發一連串美麗的漣漪。它深入固體物理之中，使我們對於固體機械和熱性質的認識產生了翻天覆地的變化，更打開了通向凝聚態物理這一嶄新世界的大門。在它的指引下，我們才真正認識了電流的傳導，使得對於半導體的研究成為可能，而最終帶領我們走向微電子學的建立。它駕臨分子物理領域，成功地解釋了化學鍵和軌道雜化，從而開創了量子化學學科。如今我們關於化學的幾乎一切知識，都建立在這個基礎之上。而材料科學在插上了量子論的雙翼之後，才真正展翅飛翔起來，開始深刻地影響社會的方方面面。在量子論的指引之下，我們認識了超導和超流，我們掌握了激光技術，我們造出了晶體管和集成電路，為一整個新時代的來臨真正做好了準備。量子論讓我們得以一探原子內部那最為精細的奧秘，我們不但更加深刻地理解了電子和原子核之間的作用和關係，還進一步拆開原子核，領略到了大自然那更為令人驚嘆的神奇。在浩瀚的星空之中，我們必須藉助量子論才能把握恆星的命運會何去何從：當它們的燃料耗盡之後，它們會不可避免地向內坍縮，這時支撐起它們最後骨架的就是源自泡利不相容原理的一種簡併壓力。當電子簡併壓力足夠抵擋坍縮時，恆星就演化為白矮星。要是電子被征服，而要靠中子出來抵抗時，恆星就變為中子星。最後，如果一切防線都被突破，那麼它就不可避免地坍縮成一個黑洞。但即使黑洞也不是完全“黑”的，如果充分考慮量子不確定因素的影響，黑洞其實也會產生輻射而逐漸消失，這就是以其鼎鼎大名的發現者史蒂芬•霍金而命名的“霍金蒸發”過程。
　　當物質落入黑洞的時候，它所包含的信息被完全吞噬了。因為按照定義，沒什麼能再從黑洞中逃出來，所以這些信息其實是永久地喪失了。這樣一來，我們的決定論再一次遭到毀滅性的打擊：現在，即使是預測概率的薛定諤波函數本身，我們都無法確定地預測！因為宇宙波函數需要掌握所有物質的信息，而這些信息卻不斷地被黑洞所吞沒。霍金對此說了一句同樣有名的話：“上帝不但擲骰子，他還把骰子擲到我們看不見的地方去！”這個看不見的地方就是黑洞奇點。不過由於蒸發過程的發現，黑洞是否在蒸發後又把這些信息重新“吐”出來呢？在這點上人們依舊爭論不休，它關繫到我們的宇宙和骰子之間那深刻的內在關係。
　　最後，很有可能，我們對於宇宙終極命運的理解也離不開量子論。大爆炸的最初發生了什麼？是否存在奇點？在奇點處物理定律是否失效？因為在宇宙極早期，引力場是如此之強，以致量子效應不能忽略，我們必須採取有效的量子引力方法來處理。在採用了費因曼的路徑積分手段之後，哈特爾（就是提出DH的那個）和霍金提出了著名的“無邊界假設”：宇宙的起點並沒有一個明確的邊界，時間並不是一條從一點開始的射線，相反，它是複數的！時間就像我們地球的表面，並沒有一個地方可以稱之為“起點”。為了更好地理解這些問題，我們迫切地需要全新的量子宇宙學，需要量子論和相對論進一步強強聯手，在史話的後面我們還會講到這個事情。
　　量子論的出現徹底改變了世界的面貌，它比史上任何一種理論都引發了更多的技術革命。核能、計算機技術、新材料、能源技術、信息技術……這些都在根本上和量子論密切相關。牽強一點說，如果沒有足夠的關於弱相互作用力和晶體衍射的知識，DNA的雙螺旋結構也就不會被發現，分子生物學也就無法建立，也就沒有如今這般火熱的生物技術革命。再牽強一點說，沒有量子力學，也就沒有歐洲粒子物理中心（CERN），而沒有CERN，也就沒有互聯網的www服務，更沒有劃時代的網絡革命，各位也就很可能看不到我們的史話，呵呵。
　　如果要評選20世紀最為深刻地影響了人類社會的事件，那麼可以毫不誇張地說，這既不是兩次世界大戰，也不是共產主義運動的興衰，也不是聯合國的成立，或者女權運動，殖民主義的沒落，人類探索太空……等等。它應該被授予量子力學及其相關理論的創立和發展。量子論深入我們生活的每一個角落，它的影響無處不在，觸手可得。許多人喜歡比較20世紀齊名的兩大物理發現相對論和量子論究竟誰更“偉大”，從一個普遍的意義上來說這樣的比較是毫無意義的，所謂“偉大”往往不具有可比性，正如人們無聊地爭論李白還是杜甫，莫扎特還是貝多芬，漢朝還是羅馬，貝利還是馬拉多納，Beatles還是滾石，阿甘還是肖申克……但僅僅從實用性的角度而言，我們可以毫不猶豫地下結論說：是的，量子論比相對論更加“有用”。
　　也許我們仍然不能從哲學意義上去真正理解量子論，但它的進步意義依舊無可限量。雖然我們有時候還會偶爾懷念經典時代，懷念那些因果關係一絲不苟，宇宙的本質簡單易懂的日子，但這也已經更多地是一種懷舊情緒而已。正如電影《亂世佳人》的開頭不無深情地說：“曾經有一片屬於騎士和棉花園的土地叫做老南方。在這個美麗的世界裡，紳士們最後一次風度翩翩地行禮，騎士們最後一次和漂亮的女伴們同行，人們最後一次見到主人和他們的奴隸。而如今這已經是一個只能從書本中去尋找的舊夢，一個隨風飄逝的文明。”雖然有這樣的傷感，但人們依然還是會歌頌北方揚基們最後的勝利，因為我們從他們那裡得到更大的力量，更多的熱情，還有對於未來更執着的信心。
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