但是,这不是对于经典决定论物理学的大不敬吗?对于任何系统,只要给出足够初始信息,赋予足够的运算能力,就能够推算出这个体系的一切历史和未来。哪怕骰子,告知骰子的大小、质量、质地、初速度、高度、角度、空气阻力、桌子摩擦系数等一切情报,就可以理论上计算出骰子将会掷出几点来。决定论(determinism)是物理学家心中深深的信仰。19世纪初,法国的大科学家拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace)用牛顿方程计算出行星轨道后展示给拿破仑看。拿破仑问:“在你的理论中,上帝在哪儿呢?”拉普拉斯平静地回答:“陛下,我的理论不需要这个假设。”
薛定谔把量子效应放大到了日常世界。推广开来,当我们不去观察的时候,世间万物都是处于“存在/不存在”的不确定性状态。当我们闭眼时,月亮是不存在的?贝克莱(George Berkeley)主教的名言:“存在就是被感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)轰然响起。好歹贝克莱还认为事物客观地存在的,因为“上帝”在看着一切。而量子论?“陛下,我不需要上帝这个假设”。
现在我们来认识一下现代计算机的奠基人之一、20世纪最杰出的数学天才——冯?诺伊曼(John Von Neumann)。传说他6岁就能心算8位数乘法,8岁懂得微积分,10岁通晓5种语言,12岁精通泛函分析。无论这些传说是否真实,但他的成就是板上钉钉的:从集合论到数学基础,从算子环到遍历理论,从博弈论到数值分析,从计算机结构到自动机理论,每一项都足以彪炳史册。下面谈的是他在量子学中的贡献。
这位爱猫的“维格纳的朋友”,戴着防毒面具和猫一起进了箱子。箱外的维格纳猜测他的朋友正处于(活猫高兴)AND(死猫悲伤)的混合态。可事后那位朋友肯定会否认这一叠加状态。维格纳总结道,当朋友的意识包含在整个系统中的时候,叠加态就不适用了。箱子里的波函数因为朋友的观测而不断地被触动,因此只有活猫或者死猫两个纯态的可能。维格纳论证说,既然外界变化可以引起意识改变,意识反作用于外界使波函数坍缩是不足为奇的。他把论文命名为《对于灵肉问题的评论》(Remarks on the mind-body question),收集在他1967年的论文集里。
总之,如果不在终点处插入半反射镜,光子就沿着某一条道路而来,反之它就同时经过两条道路。但是否在终点插入反射镜,可以在光子通过了第一块半反射镜之后、到达终点之前才决定——在事情发生后再来决定它应该怎样发生!这是哥本哈根派的一个正统推论!在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中没有区别。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪里,是一个无意义问题。5年后,马里兰大学的卡洛尔?阿雷(Carroll O Alley)和其同事做了延迟实验,验证了这一看法。与此同时慕尼黑大学也作出了类似结果。
麻烦很快到来。1947年《物理评论》刊登了兰姆移位和电子磁矩的实验结果,和理论发生了微小偏差。人们利用微扰办法来重新计算,但越是求全的加入所有微扰项后,计算结果适得其反地总是发散为无穷大!最后的解决方案是日本物理学家朝永振一郎、美国人施温格(Julian S Schwiger)和戴森(Freeman Dyson),还有费因曼所分别独立完成的所谓“重正化”(renormalization)方法。虽然认为重正化牵强的科学家大有人在,但这种手段把无穷大赶走后,剩下的结果准确得令人瞠目结舌:量子电动力学(QED)经过重正化修正后,在电子磁距计算中与实验值符合到小数点之后第11位——这是物理学当时的世界纪录。朝永振一郎,施温格和费因曼也分享了65年诺贝尔物理奖。最近彭罗斯声称,对赫尔斯-泰勒脉冲星系统的观测积累起了确凿的引力波存在的证明,使广义相对论的精度和实验吻合到10的负14次方,超越了QED(赫尔斯和泰勒获得93年诺贝尔物理奖)。
引力和其他3种力似乎有本质不同——它总是吸引的!如果说电磁力、强作用力和弱作用力勉强算同文同种,引力则傲然不群。何况它的国王是爱因斯坦的广义相对论。量子场论虽然争取到了狭义相对论的合作,但还是难以征服广义相对论。这里凸现了量子论和相对论的内在矛盾,必定要经历一场艰难困苦,才能最后完成“普天之下,莫非王土”的宏愿。只有这样的理论才真正称得上“大统一”。不过既然大统一的名字已被GUT占用,这种终极理论有了另一个名字:万能理论(Theory of Everything,TOE)。