我認為我可以有把握地說沒有人懂得量子力學。
——裏查德·費曼（Richard Feynman）
任何不被量子理論震撼的人就不懂得量子理論。
——尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）
無限多個不大可能事物的驅動器是一種在一瞬間飛越星座距離的奇妙的新方法，而不需要在超空間中討論來討論去。
——道格拉斯·亞當斯（Douglas Adams）
在道格拉斯·亞當斯（Douglas Adams）寫的銷路最好的古怪科幻小說《搭便車者的星係旅行指南》（Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中，書中的英雄偶然發現了去星星旅行的最富有創造性的方法。在星係間旅行，他想象可以不利用蟲洞、超光速推進裝置或空間入口，而是利用測不準原理飛越廣闊的星際空間。如果我們能夠找到一種方法控製某些不可能事件的概率，那麼任何事情，包括超光速旅行，甚至時間旅行都是可能的。在幾秒鍾時間飛到遙遠的星星是不太可能的事情，但是當我們能夠任意控製量子概率時，那麼即使是不可能的事也變成普通的事情了。
量子理論是根據這樣一種思想：所有可能的事件，不管它們多麼奇怪或可笑，都有一定的概率發生。這個想法也是膨脹宇宙理論的中心思想。當原始大爆炸發生時，宇宙發生量子轉變過渡到新的狀態，在這個新的狀態下有一個巨大的量使宇宙突然膨脹。看來我們整個的宇宙是從不大可能的量子躍遷中誕生的。盡管亞當斯（Adams）說的是笑話，物理學家認識到如果能夠發現一種辦法控製這些概率，我們的技藝就會和魔術師沒有什麼區別。但是到目前為止，改變事件的概率遠遠超出我們的技術能力。
我有時問我們大學的博士生一個簡單的問題，如計算他們在牆的這一側突然消失又重新出現在牆的另一側的概率有多少。根據量子理論，有一個很小的但是可以計算的概率使這件事會發生。或者由於這種原因，我們會在自己的臥室中消失，又出現在火星上。根據量子理論，在原則上一個人有可能突然出現在火星上。當然，這樣的概率太小了，我們等待的時間不得不比宇宙的壽命還要長。結果，在我們日常的生活中我們會排除這樣的不可能事件。但是在亞原子範圍，這些概率對電子、計算機、激光的功能是至關緊要的。
事實上在你的PC和CD構件的內部，電子規則地消失在牆壁的一側並出現在牆壁的另一側。事實是，如果不允許電子同時出現在兩個地方，現代文明就會崩潰。（沒有這個奇異的原理，我們身體內的分子也會崩潰。想象兩個太陽係在空間，由於牛頓的重力規律而碰撞。碰撞的太陽係會崩潰，形成混亂的一堆行星和小行星。類似地，如果原子服從牛頓的規律，隻要它們與另一個原子撞擊就會破裂。將兩個原子鎖定在一個穩定的分子裏的原因是：電子可以同時處在很多的位置，從而形成電子“雲”將兩個原子綁在一起。因此，分子穩定和宇宙不破裂的原因是電子能同時處在很多位置。）
如果電子可以存在於平行的狀態，盤旋於存在和消失之間，那麼為什麼宇宙就不能呢？畢竟宇宙曾經比一個電子還小。一旦我們引進將量子原理應用到宇宙中的可能性，我們就不得不考慮平行宇宙。
在菲利普·K 1 迪克（Philip K 1 Dick）寫的科幻小說《高處城堡中的人》（The Man in the High Castle）中探討的正是這種可能性。在這本書中，因為一個關鍵的事件，有另外一個宇宙從我們的宇宙中分離出去。在1933年，那個宇宙中的總統羅斯福在他當權的第一年就被他助手的子彈打死了，從而世界曆史改變。副總統加納取而代之，確定了孤立主義者的政策，削弱了美國的軍事力量。由於對珍珠港偷襲沒有準備，整個美國艦隊被毀滅不能恢複，1947年美國被迫投降德國和日本。美國最終被分成三片，德意誌帝國控製東海岸，日本控製西海岸，中間是一個不穩定的緩衝區，一個多岩石的山區。在這個平行宇宙中，有一個神秘的人根據聖經中的一段故事寫了一本書叫做《蚱蜢撒大謊》（The Grasshopper Lies Heavy），這本書被納粹禁止。這本書講的是另一個宇宙，在這個宇宙中羅斯福沒有被暗殺，美國和英國打敗了納粹。故事中英雄的使命是看一看在另一個民主和自由，而不是暴政和種族偏見占主導地位的宇宙中這些是不是真的。
黃昏地帶
《高處城堡中的人》所在的世界和我們的世界僅僅是由一個微小的偶然事件，一顆助手的子彈分開的。然而，一個平行的宇宙也可能通過一個最小的可能事件，如一個量子事件，一個宇宙射線的衝擊而與我們的宇宙分開。
在係列電視片《黃昏地帶》（The Twilight Zone）中有這樣一段故事情節：一個人醒來，發現他的妻子不認識他。她尖叫著離開去叫警察。當他在城鎮周圍漫步時，他發現他畢生的朋友也不認識他，好像他從未存在過。最後，他訪問他父母的家，讓他大吃一驚。他的父母說他們以前從未見過他，並且他們從來沒有過兒子。沒有朋友、家庭或一個家，他漫無目的地在城市周圍遊蕩，最後在公園的長椅子上睡著了，像一個無家可歸的人。當他第二天醒來時他發現他和他的妻子舒適地睡在床上。然而，當他的妻子轉過身來，他吃驚地發現她根本不是他的妻子，睡在他床上的是一個以前從未見過的陌生的婦女。
這樣荒謬的故事可能嗎？也許吧。如果《黃昏地帶》中的主角問他的母親一些有啟迪作用的問題，他或許能發現她流過產，因此從來沒有兒子。有時一條奇怪的射線，一個從外層空間來的粒子能夠穿透到胚胎內的DNA中，引起變化導致流產。在這樣的情況下，一個單一的量子事件就能將兩個世界分開，一個是我們正常生活的世界，另一個世界除了你從未誕生以外是完全相同的。
從這個世界走到另一個世界，物理學定律是允許的。但是這個可能性很小很小，也就是說發生的概率是非常非常小。並且正如你能看到的，量子理論對我們的宇宙的描述比愛因斯坦的描述要奇怪得多。在相對論中，我們表演的生活舞台可以是橡膠做成的，當演員在舞台上活動時走過曲線的路徑。在愛因斯坦世界中的演員也像牛頓世界中的演員一樣，鸚鵡學舌地背誦事先寫好的劇本台詞。但是在量子世界的表演中，演員會突然扔掉劇本按他們自己的意願表演。就好像木偶扯斷了拴住它們的線，按它們自己的意願表演一樣。演員可以從舞台消失又重新出現。甚至陌生人也是這樣，他們可能會發現他們自己同時出現在兩個地方。演員在念他們的台詞時不能確切地知道是不是在對某個可能突然消失而又出現在另一個地方的人講話。
怪物的智力：約翰·惠勒
大概除了愛因斯坦和玻爾以外，沒有人能比約翰·惠勒（John Wheeler）更強烈地挑戰量子理論的荒謬和成功了。難道所有的自然的事實都是一種幻覺嗎？平行的量子宇宙確實存在嗎？在過去，當他不再琢磨這些難以處理的量子矛盾時，他把這些或然性用於造原子彈和氫彈，並倡導在黑洞的研究中。他的學生裏查德·費曼（Richard Feynman）一直與量子理論的荒謬結論搏鬥，他曾經將約翰·惠勒稱為最後一位巨人或“怪才”。
是惠勒在 1967 年杜撰了“黑洞”這個術語。那是在第一顆脈衝星發現之後，在紐約城美國國家航空航天局（NASA）的戈達德空間研究所的一次會議上提出的。
惠勒1911年生於佛羅裏達的傑克遜維爾。他的父親是一個圖書管理員，但他的家庭的血統是搞工程學的。他的三個叔叔是采礦工程師，在他們的工作中經常使用炸藥。使用炸藥的想法使他著迷，他喜歡看爆炸。（一天，他不小心地實驗一塊炸藥，炸藥意外地在他的手中爆炸了，炸掉一節大拇指和一個手指尖。巧合的是，當愛因斯坦是一個學院學生時，由於不小心，一次類似的爆炸在他的手裏發生，結果縫了好幾針。）
惠勒是一個早熟的孩子，很早就掌握了微積分，並貪婪地閱讀能夠找到的有關量子力學新理論的每一本書。就在他的眼前，在歐洲一個新的理論由尼爾斯·玻爾、維爾納·海森堡和歐文·薛定諤創立。這個理論突然揭開了原子的秘密。就在幾年前，哲學家恩斯特·馬克（Ernst Mach）的追隨者還在嘲笑原子的存在，說原子從未在實驗室中觀察到，大概是一種虛構。他們說看不見的東西大概是不存在的。奠定熱動力學定律的偉大的德國物理學家路德維格·馮·波茨曼（Ludwig von Boltzman）在1906年自殺，部分原因是他推出原子概念所麵對的強烈的嘲笑和奚落。
然而，經過短短的非常重要的幾年，從1925年到1927年，原子的秘密突然被揭開了。在現代曆史上（除了 1905 年愛因斯坦的工作以外）從來沒有在這樣短的時間內完成這樣重大的突破。惠勒想成為這個革命的一部分。但他認識到美國的物理學研究是落後的，在它的行列中沒有一位世界級的物理學家。像他之前的J 1 羅伯特·奧本海默（J 1 Robert Oppenheimer）一樣，惠勒離開美國旅行到哥本哈根向他的導師尼爾斯·玻爾學習。
以前的有關電子的實驗證明，電子既是粒子又是波。這個奇怪的波粒二相性是最終被量子物理學家揭示的：電子在圍繞原子跳動時它表現為粒子，但它伴隨有神秘的波。1925年，奧地利物理學家歐文·薛定諤（Erwin Schr
dinger）提出一個方程（著名的薛定諤波動方程），精確地描述伴隨電子的波的運動。這個波用希臘字母ψ（普西）表示，它驚人地精確預計原子的行為，引發了物理學的一場革命。突然，幾乎是從基本原理出發，人們能夠窺視原子的內部，計算電子怎樣在它的軌道上跳動，怎樣轉變和將原子綁在一起成為分子。
作為量子物理學家的保羅·狄拉克（Paul Dirac）吹噓說，物理學將很快將所有的化學簡化為純粹的工程學。狄拉克（Dirac）宣布：“大部分物理學和整個化學的數學理論所需要的基本物理定律因此完全清楚了，困難僅僅是從這些定律的應用得出的方程太複雜，不好解。”與這個波函數ψ一樣引人入勝的是：它實際代表什麼仍然是個謎。
最後，在1928年，物理學家馬克斯·博恩（Max Born）提出一個想法：這個波函數代表在一個給定地點發現電子的概率。換句話說，你絕不能精確知道電子在哪，所有你能夠做的是計算它的波函數，告訴你它在某處的概率。因此，如果原子物理能夠歸納為一個電子位於某處的概率波，如果一個電子能夠同時出現在兩個地方，我們怎麼能夠最終確定電子確實在哪呢？
玻爾和海森堡最終在一本量子烹調書中開出一套完整的藥方，能夠非常精確完美地應用在原子實驗中。波函數僅告訴你電子位於某處的概率。如果在某一點波函數大，這意味著電子位於此處的概率就大。如果在某一點波函數小，在這點發現電子的概率就小。例如，如果我們能夠“看”到一個人的波函數大，那麼你看到這個人的概率就很大。然而，波函數也逐漸滲漏到空間去，這意味著在月亮上發現這個人的概率就很小。（事實上，這個人的波函數實際散布到整個宇宙中。）
這也意味著一棵樹的波函數可以告訴你它或者是立著或者是倒下的概率，但是不能確切告訴你它實際的狀態。但是常識告訴我們物體是處於一個確定的狀態。當你看一棵樹時，這棵樹就確確實實在你的麵前。也就是說樹不是立著就是倒下，不能同時是二者。
要解決概率波和有關存在的常識觀念之間的矛盾，他們假定：在一位外界觀察者做了測量之後，波函數就魔術般地“消失”了，電子落入確定的狀態。也就是說，我們看過這棵樹之後，我們看到這棵樹是確實立著的。換句話說，觀察過程確定電子的最終狀態。觀察對存在是至關重要的。在我們看了電子之後，它的波函數就消失了，因此現在電子是處在確定的狀態，不再需要波函數。
因此，玻爾的哥本哈根學派的假定粗略地講可以總結為以下幾點：
1.所有的能量發生是在叫做“量子”的離散包中。（例如，光的量子叫做光子，弱力的量子叫做 W 玻色子和 Z 玻色子，強力的量子叫做“膠子”，重力的量子叫做“引力子”，它在實驗室中尚未發現。）
2.物質由點粒子代表，但是發現點粒子的概率由一個波確定。該波動又服從特定的波動方程（如薛定諤波動方程）。
3.在進行觀察前，物體可以同時以各種可能的狀態存在。要確定物體處在什麼狀態，必須進行觀察，它使波函數“消失”，物體進入確定狀態。觀察的作用是使波函數消失，使物體呈現確定的狀態。波函數所起的作用是：給我們在特定狀態下發現物體的精確概率。
決定論或不確定？
量子理論是所有年代最成功的物理理論。量子理論的最高形式是標準模式，它代表粒子加速器幾十年實驗的成果。這個理論的若幹部分已經過測試，精度到一百億分之一。如果將中微子質量包括進去，那麼標準模式與所有亞原子粒子的實驗一致，無一例外。
但是無論量子理論多麼成功，在實驗上它是根據一些基本假定，這些假定在過去 80 年間遭到哲學界和理論界的強烈反對。特別是（哥本哈根學派的）第二個假定，因為它問是誰決定我們的命運，所以引起宗教界的憤怒。自始至終，哲學家、神學家和科學都對未來著迷，是不是有一種辦法能知道我們的命運。在莎士比亞的悲劇《麥克佩斯》（Macbeth）中，班柯（Banquo）絕望地揭開遮蓋我們命運的麵紗，說出了以下難忘的話：
（第一幕，第三場）
如果你查看時間的種子
並說哪一粒生長哪一粒不，
那麼請對我講……
莎士比亞在1606年寫下這些話。80年後，另一位英國人艾薩克·牛頓大膽地聲稱他知道了對這一古老問題的答案。牛頓和愛因斯坦都相信“確定性”概念，它說所有將來的事件在原則上能夠確定。對牛頓來說，宇宙是一個在創世之初由上帝上緊了發條的巨大鍾表。從那時起它就按照他的運動三定律，以可以預計的精確方式滴答滴答地走個不停。法國數學家，拿破侖的科學顧問皮埃爾·西蒙·德·拉普拉斯（Pierre Simon de Laplace）寫道，人們可以利用牛頓定律像觀察過去一樣精確地預測將來。他寫道，如果知道了宇宙中所有粒子的位置和速度，“對這樣一種智力來說，沒有任何事情是不確定的，將來就好像過去一樣呈現在我們的眼前。”當拉普拉斯（Laplace）將他的傑作“天體力學”贈送給拿破侖時，這個皇帝說：“你寫了這部有關天空的巨著而一次都沒有提到上帝。”拉普拉斯（Laplace）回答說：“先生，我不需要這個假設。”
對牛頓和愛因斯坦來說，“自由意願”的概念，即我們是我們命運的主人的說法，實際上是一個幻想。愛因斯坦把這個實體的常識性概念，即我們接觸到的具體物體是真實的和存在於確定狀態的概念，叫做“客觀實體”。愛因斯坦在下麵的話中最清楚地表達了他的態度：
“我是決定論者，被迫行動就好像自由意願是存在的一樣，因為如果我想生活在文明社會，我必須負責任地行事。我知道在哲學上一個殺人犯不對他的罪行負責，但我不會情願和他一起喝茶……我的履曆是由我無法控製的種種力量所決定的。亨利·福特（Henry Ford）可能將它叫做他內心的聲音，蘇格拉底（Socrates）將它叫做他的精靈，每個人都能以他自己的方式解釋人類不是自由的這一事實……一切事情都是被我們無法控製的力決定的，對於昆蟲以及星星來說都是如此。人類、蔬菜或宇宙塵都在隨神秘的時間跳舞，一位遠距離的看不見的演員在為我們吟詠。”
神學家也爭論這個問題。世界上的大多數宗教相信某種形式的“先天注定”的思想。即上帝不僅是全能的，而且是無所不在的。上帝也是無所不知的（知道一切，甚至將來）。在某些宗教中，這意味著上帝在我們出生前就知道我們是去天堂還是地獄。從本質上講，在天堂的某處有一本命運的書，列舉著所有人的姓名，包括生日、我們的失敗和成功、我們的快樂和悲哀、甚至我們的死亡日期、是去天堂還是地獄。
（在1517年，這個微妙的先天注定的神學問題是威騰伯格〔Wittenberg〕的天主教堂分裂成兩半的部分原因。在這個教堂中，馬丁·路德〔Martin Luther〕抨擊教堂用金錢贖罪的做法，即富人通過賄賂鋪平通往天堂的道路。大概路德〔Luther〕好像在說，上帝確實事先知道我們的將來和我們的命運是先天注定的，但是人們的勸說也不能改變他向這個教堂慷慨捐贈的意願。）
但是對接受或然性的物理學家來說，到目前為止最有爭議的假定是（哥本哈根學派的）第三個假定，它使幾代物理學家和哲學家感到頭疼。“觀察”的概念是一個不精確的、不清楚的概念。此外它依賴於實際上有兩種類型的物理學這一事實：一種是用於奇異的亞原子世界的，在這個世界中電子似乎可以同時在兩個不同的地方出現；另一種是用於我們生活在其中的宏觀世界的，這個世界似乎服從一般承認的牛頓定律。
根據玻爾的說法，有一堵看不見的“牆”將原子世界與日常的、熟悉的宏觀世界隔開。原子世界服從奇異的量子理論規則，而我們生活在此牆之外的定義明確的行星和星星的世界中，在這個世界中波已經消失。
惠勒師從量子力學的創建者，喜歡總結兩個學派關於這個問題的思想。他給出一個例子，在一場棒球比賽中三個裁判員討論棒球的罰分點。在做出決定時三個裁判說：
第一個裁判：我按照看見他們的樣子進行裁定。
第二個裁判：我按照他們的實際情況進行裁定。
第三個裁判：在我裁定之前，他們不存在。
對惠勒來說，第二個裁判是愛因斯坦，他相信有不依賴於人類經驗的絕對實體。愛因斯坦將此叫做“客觀實體”，即物體能夠以確定的狀態存在，而不需要人類的幹預。第三個裁判是玻爾，他認為僅在觀察之後實體才存在。
森林中的樹木
物理學家有時輕蔑地看待哲學家，引用羅曼·西塞羅（Roman Cicero）的話，他曾經說：“沒有什麼事情比哲學家說的話更荒謬了。”數學家斯坦尼斯瓦夫·烏拉姆（Stanislaw Ulam）鄙視將無聊的概念賦予高貴的名字，他曾經說：“對各種類型的胡言亂語進行細致的區分是不值得的。”愛因斯坦自己也曾經評論哲學，他說：“所有哲學家寫的東西都是蜂蜜嗎？這些東西初看上去好像很美妙，但是再看一次就什麼都沒有了，留下的隻是廢話。”
物理學家也喜歡講一個據說是大學校長講的虛構的故事，這位校長憤怒地看著物理係、數學係和哲學係的預算。他暗自說：“為什麼你們物理學家總是要求這麼昂貴的設備？而數學係什麼都不要，隻要一些錢買紙和筆，還有廢紙筐。哲學係就更好了，它甚至連廢紙筐也不要。”
然而，哲學家也可能笑到最後。量子理論是不完善的，依賴不可靠的哲學基礎。有關量子理論的論戰迫使人們重新考察哲學家，如彼休·伯克利（Bishop Berkeley）大主教的思想。這位18世紀的大主教聲稱：物體因為人們看到它才存在，一種叫做唯我論或唯心論的哲學。他們聲稱：如果一棵樹在森林中倒下，但是沒有人看到、聽到它，它就沒有真正倒下。
現在量子理論是這樣解釋森林中倒下的樹的。在進行觀察之前，你不知道它是不是倒下的。事實上，這棵樹可以同時存在於所有可能的狀態：也許它燒掉、倒下、被劈成了劈柴、被鋸成了鋸末等。一旦進行了觀察，這棵樹突然呈現一種確定的狀態，例如，我們看見它倒下了。
費曼從哲學上比較了相對論和量子理論的困難性，他曾說：“有一段時間報紙說，隻有 12 個人懂得相對論。我不相信曾經有過這樣的時候……但是我相信我可以有把握地說沒有人懂得量子力學。”他寫道：“從常識的觀點看，量子力學對自然的描述是荒謬可笑的。但是它與實驗完全吻合。因此我希望你能夠接受自然是荒謬的，因為它確實是荒謬的。”這在很多物理學家中間產生一種不安的情緒，他們感到好像整個世界是建在流沙上。史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）寫道：“我承認在我一生的工作中我感到有些不安，因為沒有人完全理解我建立的理論框架。”