量子真实
到了20世纪末，尽管对量子力学的解释形成了许多学派，各种学派莫衷一是，但不容否认的是，量子力学已经成为引领和支配整个科学的基本理论，这一理论的影响力之大，作用力之深远远超出了人们的预料。它不仅在物理学中占据了支配地位，还渗透到了自然科学的其他领域。这一理论的源头始于20世纪之初，经历大发展与大争辩于20世纪中叶，相关的实验和技术的发展始于20世纪后期。在近百年中，它经受住了各种理论争辩和实验的考验，并在技术领域的应用中崭露头角。
尽管这一理论获得如此巨大的成功，但人们仍是不能弄懂它的真实含义。正如著名物理学家盖尔曼所说：“它经受了所有的考验，没有理由认为其中存在什么缺陷……我们知道怎么应用它，却不得不承认一个事实，那就是还没有一个人能够读懂它。”不能读懂，意味着找不到合理的解释，即便给出了解释，又只知其然而不知其所以然。
不少人曾努力寻求对这一理论的解释，有的人设想从哲学层面上给予说明，有的人又企图在某个细节上寻找它的瑕疵，面对各种奇异和不可解的现象，面对各种疑难和诘难，人们思想活跃却充斥纷纭与混乱。在经历无尽的思考和争辩之后，人们发现，尽管量子力学理论本身是单纯而简单的，但是把这一理论与现实世界的直观图像相沟通却是异常困难的，想要用来自宏观的思维与语言与它沟通几乎是不可能的。最叫人感到震惊的是，这一理论直接冲击了人们对于“真实”的看法。过去的物理学一直把“真实”奉为科学研究的根本，但在量子力学的冲击之下，人们发现，似乎不得不把这一信念放弃，甚至不得不改变这一最为实用的哲学观念。
人们都希望能看到一个“真实的世界”，“客观真实”已成为盘踞在人们精神上的毫不动摇的支柱，大多数人都有这样一个思想上的“预设”，就好像这个“真实的世界”是存在的，或者好像人们一定能知道什么是“真实”，甚至世界好像是人所“看到”它的那样。但是量子现象却使我们认识到，从日常经验得到的这些概念是不牢靠的。
爱因斯坦创建了辉煌的相对论理论，他也仍然没有摆脱日常经验所带来的桎梏。这种桎梏反应在他为“真实”的理论所建立的标准之上。爱因斯坦的一生所追求的是自然的“真实”所在，他认为一个符合这种要求的理论应该具备如下条件，首先这个理论应该是确定的，应该能够表示自然的基本特性，尽管人类的认知在原始条件或边界条件上还有缺陷，但这都可以借助于观察结果获得解决；此外他还认为这个理论应该能包容所有真实的因素，也就是不与其他任何经过实验验证的理论相悖；特别重要的是，这个理论还应该是“局域性”的，因而是不违背“因果”关系的。
爱因斯坦为“真实”的理论所建立的标准看起来似乎很合理也很自然，他坚信，这个标准不仅适用于一般物理理论，也应该适用于量子力学。正是由于量子力学理论不满足爱因斯坦心目中的“真实”标准与“局域性”的假设，由此判定量子力学理论是“不真实”的，也是“不完备”的。但是随着研究的发展，人们渐渐发现，对于量子力学理论，爱因斯坦的这些原则本身就不具有完备性。这个不完备性就存在于它的某些“预设”之中，爱因斯坦的“真实”一定客观存在，“局域性”应该是“真实性”等“预设”本身就不可能被实验所证实，因此直到20世纪末，哥本哈根学派的诠释仍然占有正统的地位。
追究量子纠缠现象，承认阿斯佩等人的实验结果，使人们首先对关于时间、空间、因果等的认识产生了怀疑，更进一步地，在关于“真实”认识的信心上遭到挫折。仅以世界上最简单的一个“小东西”为例，例如，我们该如何看待电子的“真实”？人是生活在“3维空间和1维时间”中的动物，如果将时空叠合，如相对论所讨论的方法那样，那就是生活在“4维空间”之中，从这一角度看，人的认知范围是极为有限的。电子或其他粒子与人有所不同，它们“生活”在更多维的空间中，其中仅只一小部分是与人类共处的空间。在数学上，电子所“生活”的多维空间称为“希尔伯特空间”，希尔伯特空间独立于物理学，是从数学中建立起来的。利用这一数学概念所导出来的规律，可以更好地说明电子或其他粒子的状态，因此它能更好地说明神秘的量子世界。在此，我们把人与蠕虫相比较。蠕虫终生在“面”上爬行，它只能感知前后、左右，不能感知还有上下的高度，蠕虫仅能“认知”2维空间，不能对第3维有任何直接的“认知”，与这只蠕虫相比，人的认知也是有限的，面对电子，可以说人的有限认知就如同蠕虫一样。
正是这种差异，量子物理使我们面临一个到底什么是“真实”的挑战。希尔伯特数学理论非常漂亮，这是一个抽象的数学几率的理论，它成为我们认识微观世界的钥匙，使我们能以惊人的精确性认识这个世界的神秘所在，但是无论如何，它只是一个数学工具，虽然它不能为我们提供更多的背景过程或认知上的解释，它却使人们冷静地发现，在这个世界上，就连一个最简单的电子，似乎人类也不具备超越这种事物的认知能力。
在宏观世界中，诠释“物理真实”似乎看不出有什么困难，例如在经典物理中，如对质量、力、加速度等概念的解释，对牛顿定律等理论的物理意义的解释，似乎都是“看得见”“摸得着”，一切与人对“真实”的信念并不相违；但在微观世界中，对量子概念或理论的解释却成了一件说不清楚的事。其中一个重要的原因是，人们对量子世界“真实”的含义本身就是模糊的、含混不清也是不相一致的。
仅以爱因斯坦、玻尔和玻姆这三代量子理论大师为代表，在这三位量子物理巨匠的头脑中，“真实”本身的含义就彼此不同。
对爱因斯坦来说，“真实”是独立的、客观存在的。他认为人的“观察”只不过是揭露这个已经“存在”的“实在”。尽管在有的观察过程中，可能因观察的“触碰”，对被观察的“实在”有所影响，但因为在观察前，这个“实在”确实是“存在”着的，有“触碰”的观察，不仅不妨碍原本的“真实”，人们也完全可以根据已有的经验，把因“触碰”带来的影响，在观察的结果中扣除掉，最终总可以揭示出“真实”本身是什么，这就是爱因斯坦对“真实”的信念。
同样谈论的是“真实”，玻尔对“真实”的见解就完全不同。玻尔认为，“真实”并不“客观”地“独立存在”，离开了“观察”，谈论所谓的“真实”是毫无意义的。人们论及物理，都是在与“现象”“表现”“状态”“性质”“变化”等打交道，然而，现象、表现、状态、性质或变化等都离不开人的“观察”，别无其他。从玻尔的这一视角出发，论及物理的“真实”就不可避免谈到“人”，人的精神、思想、观点、视角以致人的思维模式、语言等无不渗透到所谓的“真实”之中。人在研究某一物理问题时，常常是遵照提出模型、建立模型，选择相应的理论方式，推算出结果，再通过人设计的实验方案、选择实验装置进行观察，再将实验结果与理论结果相比较，进行分析综合等程序，在上述一系列程序中，无一不渗透着人的“精神因素”。不同的模型、不同的理论、不同的观察、不同的视角、不同的思维模式，甚至不同的语言都有可能引出不同的结果来。人在物理研究中，所能做的就是建立模型、观察、思索、判断，除此以外，不能指望物理学家还能去做什么别的。人的“精神”因素影响是不可忽视的，离开这种影响，我们不可能确定什么是“真实”，也不可能在同一历史阶段，判断哪一个结果更为“真实”，因此，玻尔认为，脱离了观察，谈论所谓“真实”是毫无意义的。
在思考爱因斯坦和玻尔关于“真实”的观点之后，玻姆提出了一个介于两者之间的“真实”观点。他认为，如果谈及某一有限领域的量子问题，人的观察确实构成“实在”的一部分，人不可能脱离“观察”而空谈什么“真实”，在这一点上，他与玻尔的看法相一致；然而当论及整体宇宙时，人应该是宇宙中一个不可分割的组成部分，从这个意义上说，宇宙是独立存在的。他说：“宇宙在人对它考察之前就存在着、演化着，除非像贝克莱大主教所说的那样，把宇宙归属于上帝。”［60］(https://www.daowen.com)
尽管存在着争议，经过了这种争辩之后，人们不得不暂时接受哥本哈根学派诠释的正统性，玻尔关于“真实”的说法得到物理学界的普遍接受。接受玻尔的观点，并不意味着抛弃“真实”，要抛弃的是“独立于观察之外”的“真实”。
哥本哈根学派所谈到的“人的精神因素”，是指实验观察过程受到人的思维方式的影响。不同的思维方式有可能使人转到不同的方向，甚至可能使人堕入某种深渊，持续百年而不可自拔，因此，奢谈所谓独立存在的“真实”，会给同代人或以后几代人以误导。
以“局域性”这一倍受争议的话题为例。近两个世纪以前，人们设想存在有“以太”，虽然并不知道它是什么，但总认为有赖以存在的特殊坐标系。在这个坐标系内，存有特殊的“同时性”，从实质上说，这个假定就是“非局域性的”。然而，这一古老的、朴实的思想被一个多世纪前的“局域性”所打破，这就是爱因斯坦提出的关于“真空中光信号有限传播”的假定。爱因斯坦把这一假定奉为原理，根据这一原理，任意两个不同地点发生的物理事件之间，都不可能建立超越光速的信号联系，绝对的同时性是不存在的，因果律也不容置疑。在这一原理之下，爱因斯坦建立了辉煌的相对论大厦。然而，仅仅经过了20余年，由于量子力学的进展，又使“局域性”面临危机，量子纠缠态的存在预示着“非局域性”现象是存在的，阿斯佩等人的实验结果表明“非局域性”存在于微观领域之中，被人否定了百年有余的“以太”到底是“真实”的，还是“不真实”的呢？在人们否定它的时候，是否堕进了“某种深渊”了呢？其实，包括著名物理学家洛伦兹、拉莫尔、斐兹杰拉尔德，以及著名数学家和哲学家庞加莱等不少人在内，他们都从来没有放弃过“以太”说。这些“以太”的拥护者们，一直认为迈克尔逊—莫雷实验之所以没有测出地球相对“以太风”的运动，是因为“测量臂的运动收缩所致”。
在纠缠粒子隔空遥传现象被实验证实，量子力学的“非局域性”被人们逐渐接受之后，“新以太说”再度兴起。20世纪80年代末，英国广播公司采访了一些著名物理学家，当记者问及贝尔，贝尔定理的创建以及阿斯佩实验将带给人们什么新的认识，是否像有些人所说的，将使人们变得“疯狂”了的时候，贝尔在回答中，就谈到了“以太”，在他的头脑里“以太”是“复活”着的。贝尔曾表示，他不在乎比光速传播还快的说法，甚至也不在乎接受这种说法意味着倒退，如果需要，他认为甚至可以回归到“以太”，那也比放弃“实在”要好。
到底这个世界有无“真实”？当没有人去观察世界时，“真实”又是什么？对于习惯“刨根问底”的人来说，这些问题当然不能以一个“不可问”，或问起来“毫无意义”的简单回答了事。一些宇宙学家，包括斯蒂芬·霍金对此也感到忧虑，因为按照玻姆所说的“真实”，似乎必须有一个“外宇宙”去观察我们这个宇宙的整体，我们这个宇宙正处于一个整体波函数的“坍缩”之中，没有这个“外宇宙”我们这个世界是否还算是“真实”的呢？［61］
也有人质疑，在哥本哈根学派给出量子奇异现象的解释时，只是添加了一些哲学的色彩，不但没有深入挖掘其中的深层秘密，而且宣称，用常规语言是不可能做出深入理解与挖掘的，只是人们不得不接受它罢了。即使如此，甚至到了20世纪80年代，哥本哈根诠释仍然占着正统的地位，维护它的人不在少数。1907年生于柏林的物理学家佩尔斯，是一位曾与许多量子力学大师长期工作过，深受玻尔、海森堡和泡利等传统量子力学思想影响的人。在20世纪80年代末，英国纽卡斯尔大学的物理学教授戴维斯（Davies）和英国广播公司（BBC）节目制作人布朗联手制作了一个量子力学专题节目，他们访问了当时世界量子力学的顶尖人物，就量子力学的神秘性及真实性的解释做了专题采访。就在这次访谈中，佩尔斯说：“我反对‘哥本哈根诠释’这一说法，因为听起来好像有几种不同的诠释内容，其实就只有一种，而且也只能以一种途径去理解量子力学。”［62］然而就在这次的访谈中，一些人却持有另外的观点，例如贝尔就说：“人们都希望看到一个‘真实世界’，这种想法认为‘真实世界’是存在的。尽管我们不去看它，它也会存在。我当然相信，我来到这个世上之前，这个世界就有，就在这里，我死了以后，它也会照样存在，而且，我还相信，你们也是这个世界的一部分，而且我还相信，当大多数物理学家被哲学家逼到‘墙角’的时候，他们还坚持这一观点。”［63］
特别值得注意的是惠勒的“真实”观念，像玻尔一样，惠勒也是一位物理学界的思想家，是一位具有深邃的洞察力与哲学头脑的人。特别在晚年，他倾力关注于“终极”问题，不断追寻“存在”与“真实”的本源，他说：“我无力阻止自己去琢磨。‘存在’之谜，已经远远超出了通常的理论推演与实验，它已构成为一个宏大的哲学命题。在这个命题中，（思考犹如）一个链条不间断地连接着另一个链条。在整个链条上，并不存在这样一个特殊点，能叫一个具有真正好奇心的物理学家说，‘我就到这儿了，不往前走了。’”［64］
玻尔、惠勒等人在阐释量子力学时，提出了一整套的独特思想，惠勒不仅从时间的角度发展了哥本哈根学派对量子力学的诠释，而且把这一思想推进到了极致，特别是在量子“真实”问题的探寻上，他强调“观察”的作用，把“观察”比喻为无坚不摧的“铁柱”，他在著作《宇宙逍遥》中提出，“真实是由一些观察的‘铁柱’和其间的理论及想象构成的”，他又指出，“先定义概念再繁衍理论，这是不可能的；然而先有‘实在’再有观察者的观察也是不可能的，因为理论、概念、定律和一些测量都是不可分离的，是同时呈现出来的。”［65］
由惠勒提出，并由阿斯佩所实现的“延迟实验”，彻底冲击了人们关于“实在”或“真实”的传统概念，这一实验的结果引发了人们对传统思想的严肃批判，它叫人们看到“真实”不仅取决于人的“观察”，人的“观察”还居然能改变所谓“实在的过去”！这一惊人之语，彻底改变了人们对“历史”的看法。惠勒与阿斯佩的量子“延迟实验”带来的影响是非常深远的，所谓“客观的实在性”，或“真实的绝对性”在这一实验面前被彻底动摇。它迫使人们在解释“真实”时，不得不重新建构另外一个概念框架，即一套整体论的、非实在论的解释系统。他们的这些思想也是科学的，具有严肃的批评精神的，应该成为人们看待世界的新方式。人们再次想起了玻尔常说的一句话：“物理学不能告诉我们世界是什么，我们只能说，观察到的这个世界是什么。”
多年来，可以改变“历史”的延迟效应被世界各地多次实验成功之后，惠勒提出了一个更为惊人的设想，他认为可以把延迟选择实验推广到宇宙尺度。他强调说：“即使在宇宙中，也没有一个实在的‘历史’会事先地存在在那里，除非它被公众所观察到。”［66］
此话的含义是，今日之“观察”，能对宇宙过去的“历史”产生影响。已经存在并演化约140亿年的宇宙，是否会因某种“观察”的“延迟效应”，被一个“有意识的观察者”创造出来，或者因此改变了它的历史呢？从原则上说，这也并非是不可能的事。惠勒扩展到宇宙的延迟实验，需要观察的契机，而这个契机又是从何而来呢？
1979年，瓦尔西（Walsh）等人用口径2.1米的光学天文望远镜发现了一对被称为双星0957+561A与B的奇异类星体，它们的视角距离仅6弧秒，却有着非常惊人的相似，亮度等级均为17等，具有相同的光谱结构体系，谱线宽度和强度也完全相同，人们一度认为这是两个孪生类星体，后来发现，它们只是一个类星体被引力透镜效应分开的两个“像”而已。惠勒认为，这个双像正好可以作为宇宙尺度延迟选择效应的天然光源，是研究宇宙延迟效应的最好契机。他提出一个实验装置，将望远镜对准两个类星体的像，利用光导纤维调整光程差，再将光子导入实验装置，就可以在双缝实验的框架下，完成星际规模的延迟实验了。在这个实验中，可以利用插入第二个半透半反片B，操纵上亿光年前发出光子的路线，宇宙大尺度级的“局域性”将由这一实验的观察结果所推翻，基于阿斯佩的实验成功，这一设想是有可能实现的。
