1997年,在馬裏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,退相幹曆史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)和多曆史(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,而隻有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曆史到底差別在哪裏,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彌漫,他們不同的信念仍然支撐著新一代的物理學家,激勵著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曆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係,留給人們的隻剩下深深的崇敬和無限的唏噓,慨歎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,人人都聲稱隻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,我們手裏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!我們隻能說,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”?

但從另外一方麵看,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,它就挾著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。

量子論的基本形式隻是一個大的框架,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,因此我們隻是在這裏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:原來所有粒子都是彌漫在空間中的某種場,這些場有著不同的能量形態,而當能量最低時,這就是我們通常說的“真空”。因此真空其實隻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,任何受過足夠科普熏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,質子卻帶著負電,而電子帶著正電!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=mc2!

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,當他們想盡可能地追求準確,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,以至於在一段時間裏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,但是采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。