你還記得那個機器人在帶有金屬柱子的白色房間裡把玩的量子粒子嗎？在那個非常微小的世界裡，粒子們真的走過各種可能和不可能的路徑從一個地方跑到另一個地方，從一個時間到另一個時間，只要沒有人看著。
那麼為什麼那些構成你身體的所有粒子的所有量子性質沒有讓你也變成量子化的你？
那不是很有趣嗎？
所有你能想像的不同生命軌跡將同時發生。你會很富有又很貧窮，結了婚又保持單身，快樂又悲傷，獲得諾貝爾獎而又完全是個笨蛋，在這裡又在那裡，活在現在和其他時間……你能活過所有你夢想的人生，真的，還有所有那些你不想要的生活。
但看上去這並沒有發生。
你是由量子物質構成的，不是嗎？那就應該是那樣啊。
但事實並非如此。
為什麼？
好吧，聽起來或許難以相信，沒有人知道答案。事實上，這與量子世界最大的神秘事件之一有聯繫：為什麼我們在自己周圍哪兒都見不到量子效應？
世界上所有物質都由量子粒子以及量子場的表現所構成，為什麼我們以我們現實中所經歷的方式經歷這個世界，而不是以那些粒子在微小的亞原子水平所經歷的方式？
你可以反駁說世界就是這麼存在的，物理學的職責並不是為了對規則提出問題，而是揭秘規則。
然而，這種謙遜的表述依然有一個小問題：量子世界的規則與我們每天生活中感受到的現實世界如此不同，應該存在一個某種類似轉折點的地方隔開了量子世界與我們日常體驗到的、習以為常的所謂「經典」世界。如果那些構成我們身體、存在於空氣之中和外太空裡的粒子們就像老老實實的網球或棒球般運動，天下就一切太平，那麼我們就會瞭解一切東西——從最微小的到最巨大的。
但它們並不如此行事。
你在通往微小世界的旅程中不止一次地看到它們並不如此行事。例如，在你試圖抓住繞著氫原子核旋轉的電子時，還記得想要同時瞭解它所在的位置和運動的速度是多麼困難的事嗎？好吧，讓我們現在再仔細看看這個事實。
再次把你自己想像成縮微版狀態。你比原子還小。一顆粒子正朝你飛來。你對它一無所知，不知道它的大小、所在的位置和接近你的速度。你只知道它遵循這量子世界的規則。
你從隨身帶著的縮微包裡拿出一個縮微手電筒，準備打開它，期待著它發出的光能從粒子身上反射回來，不管那個時候粒子位於何處，反射回來的光將飛回你眼中，告訴你那顆粒子的位置。
但並不是任何光都能完成你的任務。
你需要使用「正確」的光。
記得光能被看成波嗎？那麼，「正確」的光意味著這個光波的兩個波峰之間的距離（光的波長）需要大致與你的目標大小相似或更小。如果你用的光波波長太長，它將無法注意到那顆粒子，直接穿過去，就像無線電波能夠穿透你房間的牆壁，似乎沒注意到這些障礙的存在一樣。然而，當波長「正確」時，你就能看到反射回來的光，並且得到你的粒子所在位置，其精確程度就是你使用的光波波長。同時，你還能測量粒子的速度，這樣，你就得到了你想知道的所有信息。
簡單。
你調節著你最先進的手電筒，獲得了一個強有力的光脈衝。瞄準，發射……砰！你擊中了某個東西。一個粒子。就在那裡。就在你前面。光被反射回來，向你的方向飛來。它從發射飛往粒子並回到你這裡所用的時間精確地告訴了你撞擊時粒子所在的位置，因此該粒子不可能位於所有地方了。一旦被探測到，粒子就失去了它的量子波動性。從一秒鐘的許多分之一之前的所有可能同時位於的位置之中選出了唯一一個，僅僅借助於你的手電筒探針的這個行動。就像那個機器人在白色房間裡拋出粒子，這顆粒子無處不在，直到它被某個探測器檢測到。這個不可逆的過程被稱為「量子波塌縮」。
在塌縮發生之後，你知道了粒子所在的精確位置，精確度是你使用光波的一個波長。現在你想知道它在與光相遇時速度有多快。
但這並不容易。
事實上，你無法精確地回答這個問題。
永遠不能。
記住：波長越短，所對應光的能量越高。
所以，對粒子所在位置要求的精度越高，你的手電筒所使用的光波能量就會越高，也就是你對粒子撞擊得越厲害——因此你對它接下來的速度知道得越粗略。
對於一個我們所熟悉的世界，這句話的意義很簡單。
試試看，在黑暗中，通過射擊的方式試圖發現某個運動著的物體的位置。撞擊會影響你所要探測的東西。如果你發射的東西彈回你處，你就能知道當撞擊發生時，你想要探測的東西在哪裡。如果你接著射擊想知道它去了哪裡，你就會發現你的第一次射擊已經改變了它的速度。
真的很簡單。
然而，在量子世界裡，這不僅僅是一個簡單的不確定性，而是一個大自然深刻的性質。它表明在本質上你不能同時知道一個粒子所在的位置和它運動得多快。這條規則被稱為「海森堡測不准原理」，以發現此原則的德國理論物理學家維爾納·海森堡(Werner Heisenberg)命名。海森堡是原子世界的量子理論的奠基人之一。他在一九三二年因此工作獲得了諾貝爾物理學獎。他知道自己在說些什麼。但與後來其他許多人一樣，他並不理解這一點。因為它超越了我們的直覺，違背了我們的常識。
這個測不准原理立刻就令量子世界與我們日常經典世界比起來完全不同。
就在現在，從你的身體來說，你知道你所閱讀的這本書的位置以及它正以多快的速度運動。因此你瞭解它的位置和速度，而且還算是精確。依然，關於它的位置與速度的不確定性還是存在——但這個不確定性實在太小，你無法注意到，因此這種不確定性對實際生活不會產生什麼影響。
然而，在微小的世界，處於縮微版狀態的你，將無法把書拿在手上，甚至那個手電筒也一樣。一旦你精確地知道了這本縮微版的書的位置，關於它速度的不確定性將變成巨大，因為你得發射許多粒子來確定它的位置，你將永遠無法盯著它看。或者，如果你精確地知道它移動得多快，那麼無論你用什麼方法，都無法知道它所處的位置，在那裡，閱讀變成了一件困難的事。在非常小的世界裡，位置和速度合併成一個模糊的概念。隨著技術應用變得越來越小，這是一個工程師們越來越需要面對的挑戰。
說了這麼多，海森堡測不准原理並不神秘。
它是個事實。
嚴格說來，它甚至不是測不准。它只是顯示出我們在日常經典世界中對於位置與速度的理解不適用於微小的世界。在這裡，大自然以一種非常不同的規則運行，我們也有理論解釋它，理論學家們用它來預言：量子物理學。而且這個測不准原理也的確延伸到我們生活的尺度，只是我們不能感覺到而已。當涉及太多粒子時，其效應變得不那麼顯著。這也是一個被徹底研究過的事實。
那麼我們所要尋找的謎團在哪裡？到底存不存在？
存在的。
在你的測量過程中我們忽略了一些東西：量子波的自我塌縮。
那就是謎團。
真正讓人無法理解的謎團。
如果不去管它，量子粒子表現出它自身的多重影像（確切地說，像波），在時空中同時沿著所有可能的路徑移動。
現在，再問一遍，為什麼我們從來沒有在自己身上體驗過這種多重性？
這是因為我們一直不停地觀察我們身邊的一切嗎？為什麼所有牽涉到確定某個粒子位置的實驗可以讓此粒子突然從無處不在的狀態變到只存在於此處的狀態？
沒有人知道。
在你觀察它之前，一個粒子呈現出波動狀的可能性。在你觀察它之後，它就位於某處，而且永遠位於該處，而不是接著再回到無處不在的狀態。
很奇怪，那種行為。
量子物理學中的所有規則中，沒有一條允許這樣的塌縮發生。這既是一個理論上的謎團，又是一個實驗上的謎團。
量子物理學規定，只要那裡存在某些東西，它就能轉化成一些別的什麼——當然如此，但它不能憑空消失。因為量子物理學允許多種可能性同時發生，這些可能性就應該保持存在，即便你對它進行了觀測之後。但事實並非如此。除了一個現實，其他所有的可能性都消失了。我們在自己周圍再也見不到那些其他可能性。我們生活在一個日常經典世界，所有一切都基於量子規則，但這個世界卻又與量子世界完全不同。
所以問題就是：我們如何才能讓量子效應出現在我們人類生活的尺度上，這樣我們就能在對它們進行觀測時親眼看到塌縮——如果這種塌縮真的存在的話。這可能嗎？如果我們能夠看到這樣的量子效應，我們預期將看到什麼？
一九三五年，在因量子物理學方面的研究獲得諾貝爾獎的兩年之後，奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤(Erwin Schrodinger)設計了一個將量子效應帶入我們生活尺度的實驗。實驗裡有一隻貓和一隻盒子。雖然這只是一個思想實驗，但所有的科學家們自此之後都沒有停止思考「那隻貓到底是死的還是活的」這一問題。
你再次重複他的實驗。我希望你不要對可愛無辜喵喵叫的小貓有太深的感情：很有可能這隻小貓會在這個實驗中受到傷害。不管怎樣，請記得我們在這裡只是要讓量子效應出現在宏觀世界中。一些犧牲是不可避免的。
說了這些聲明之後，讓我們開始吧。
對於那些不知道貓是什麼的人，一隻貓就是一個有著四條腿，通常毛茸茸並長著一條尾巴的哺乳動物，生活在同我們一樣尺度的現實之中。大多數人都喜歡愛撫它，但並不是所有人都如此。它們幾乎什麼顏色都有，不過據我所知，好像還沒有綠色的。
要做薛定諤的思想實驗，你需要選定一隻可愛的小貓，黑白色的，再找一隻能夠完美封閉的盒子，一旦關上，沒有人能夠從外面知道裡面的情況。
除了貓和盒子，你還需要找一種放射性材料，這種特殊材料，在你的實驗過程中會有50%的機會產生射線。放射性材料很難被預測。根據量子規則，沒有任何方式可以事先預測它會不會衰變並發出射線。只有概率。二分之一的可能性——對於你發現的材料來說。
現在，你還需要再找到三個其他物體：一瓶裝著致命毒藥的管子，一把錘子和一個放射性探測器。
接下來，你把所有東西聯接在一起，一旦放射性探測器探測到放射性物質放出射線，錘子就會打破管子釋放出毒藥。如果你不真的把這些東西——錘子、放射性物質、毒藥——和貓放進盒子並且封上蓋子的話，就不會造成傷害。
然後你就等著。
然後呢？
有50%的機會小貓被毒死了。一切都取決於放射性衰變。
這是一個變態的實驗，我同意。
你絕對不要在家裡重複它。
現在，問題來了：那隻貓死了嗎？
量子效應正在出現，如我們所期待的。後果是宏觀的——大到足夠讓我們看見。
但除非打開盒子，你無法知道放射性衰變發生了沒有，因此你也沒有辦法知道管子有沒有被打破，以及那隻貓是死了還是活著。
陽光之下並無新鮮事，你這樣覺得？好吧，在一個量子世界，你應該時刻警惕，盡量不要依賴常識。或者絕對不要。在這裡做任何推斷，都需要按照量子世界的規矩。在真實生活中，你可以預料盒子中的貓死了或活著。
但兩種回答都可能出錯。
在量子世界，只要可能，就必然發生。你現在應該已經熟悉這個規則了。
這裡，放射性物質發生衰變和不發生衰變有著同樣的概率，因此兩者都發生了。就像一個粒子能夠同時從金屬柱子的左邊和右邊穿過一樣，放射性衰變也同時發生了和沒發生，只要沒有人在看。我們前面已經說過，大多數時間，緣於各種不明確的原因，這種可能性的疊加不被我們注意到。它們從來沒有發生在——或者到達——我們的尺度。然而，在我們這個特別的實驗裡，我們卻通過設計讓我們的眼睛能夠看到：兩種量子可能性（衰變發生或未發生）同時存在並且直接聯繫到一隻貓戲劇性的死亡或存活之上。
那麼量子世界的規則怎麼說？
它們的說法是：衰變還是未衰變這一事件被直接聯繫到毒藥和貓，只要盒子未被打開，這隻貓既沒有死去，也沒有活著，而是同時存在。
在你打開盒子之前，衰變同時處於發生了和未發生狀態，因此毒藥已經被釋放，也尚未被釋放。
所以貓咪死了，卻又活著。
死了並且活著。
聽到這些，你立刻打開盒子去確認。
貓跳了出來，毫髮未傷，依然非常可愛。
盒子底下也沒有躺著屍體。
你撓了撓自己的腦袋。
這整個所謂「狀態疊加」和「隨後量子可能性塌縮」立刻聽起來就像一個設計精巧的惡作劇，而不是真實現象。
我們搞錯了嗎？貓真的曾經有一段時間處於既生又死的狀態，還是整個實驗就是一個騙局？
讓我們看看。
打開盒子意味著你與實驗發生了作用，對不對？
啊哈。
所以你的確進行了干擾。你的確觀察了。當有人進行了觀察，大自然就必須作出選擇。
因此，這個選擇——也就是塌縮——如果是真實的話，顯然已經發生：讓貓活了下來。
但你在打開盒子之前，貓的命運已經決定了嗎？還是在你打開盒子之後，極快的瞬間裡被決定？
你又回到了最初的問題：塌縮真的發生了嗎？
薛定諤在一九三五年設計了這個實驗，許多年過去了，沒有人能回答這個問題，直到法國物理學家塞爾日·阿羅什(Serge Haroche)和美國物理學家大衛·維因蘭德(David J．Wineland)成功地設計了一個真正的實驗，並且能夠在預期發生塌縮的瞬間探測到狀態的疊加。
不過，這次他們沒有用貓。
他們用的是原子和光。
他們看見量子疊加非常真實；幾乎所有量子粒子都能夠，也確實同時以不同且互斥的狀態存在。今天，這也是工程師們試圖建造量子計算機的基本原理。利用量子粒子能夠同時以不同狀態存在這一能力，能夠實現同時「平行」計算的量子計算機的計算能力在原則上能指數級地強大於我們現在所用的經典計算機。阿羅什和維因蘭德因此分享了二一二年的諾貝爾物理學獎。他們證實了薛定諤的貓真的處於既生又死的狀態，在某個時間，兩種狀態同時存在。
那麼這兒的謎團在哪裡？
在於是什麼東西消失了。
疊加是真實的，好吧。阿羅什和維因蘭德證實了這個。我們只能接受。
但是當你打開盒子，當活著的小貓跳出來以及塌縮發生的時候，你沒見到的那個可能性去了哪裡？既然它在某個階段顯然是真實的，那麼那只死貓哪兒去了？
那才是謎團。
許多科學家冥思苦想於這個問題，一些潛在的答案近來開始流行。一些人猜想那些沒被觀察到的可能性褪色了，就像滴入湖裡的一滴墨水，湖就是我們生活其中的世界，就像未被實現的一串可能性在湖中擴散消失，只剩下實現了的那種——包括我們自身也是其中的一部分——被留下。另一些人認為這與我們的意識有關，我們進行實驗這一動作本身或者甚至思想本身能夠把現實凍結在某一個狀態中，因此創造了現實。
然後出現了美國理論物理學家休·艾弗雷特三世（Hugh Everett Ⅲ）。
出生於一九三年的艾弗雷特是個非常古怪的人。他極端聰明，同時研究數學、化學和物理學，最後在最有影響力的物理學家之一、美國普林斯頓大學的約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler)教授的指導下完成了博士論文。得到博士學位後艾弗雷特立刻就放棄了物理學，主要原因是他顯然覺得物理學太過詭異。雖然惠勒教授盡了努力，科學界還是未能認真考慮他學生所提出的想法，這顯然也是艾弗雷特放棄的原因之一。在二十一歲時，艾弗雷特離開理論研究，開始為美國軍方進行絕密武器研究，最後死於過量的酒精和香煙。他的一生就像一些著名的詩人或畫家在早年因其天才而散發光芒，可惜卻不為當時的同行尊重一樣。艾弗雷特一九五六年發表的博士論文後來成了經典。在他的論文裡，他大膽而出色地聲稱，既然量子理論在非常小的尺度上如此完美，那麼到我們日常生活的尺度上，它也應該一路被重視。我們宇宙中的一切都由量子物質構成，因此所有一切都應被看作是一個各種可能性同時存在的巨大量子波。
如果從這個視角看，那麼沒有什麼塌縮發生。所有的可能性都依然存在。
從這個視角看，整個宇宙在每次作出選擇時產生了分支，緣於實驗或是其他觀察。因此應該存在著無法想像之多的許多平行宇宙，其中每一種可能性，每一種可能的後果都以事實存在。
按照艾弗雷特的看法，我們的周圍到處都是平行歷史。
你站在兩部電梯前猶豫要上哪一台，另一個你，在分叉出去的另一個平行宇宙，選了另一台。在又一個平行宇宙中，你撞在了兩台電梯中間的牆上。還有一個宇宙中，你走樓梯。因此，所有的可能都被實現了。
在某種意義上，艾弗雷特對於量子物理學的理解在字面上的解釋是，如果你能克服自私的障礙，你就永遠不需要悲傷。任何時候，位於這裡的你遭受什麼不快，在無窮多的平行宇宙中無窮多的其他平行的你正因躲開了這個壞消息而滿心快活。
艾弗雷特也還依然活在無數個這樣的平行宇宙中，甚至還在閱讀這本書呢。在某些宇宙中，他會喜歡我對他的描述；在另一些宇宙中，他不會喜歡；在還有一些宇宙中，他自己寫了這本書，而且書裡薛定諤的貓變成了一隻綠色的狗。
按照艾弗雷特的解讀，宇宙根本就沒有作出任何真正的選擇。所有可能的都實現了。
只是你不知道而已。
怪不得他放棄了物理學。
艾弗雷特的理論的確奇怪，但現在卻有一些我們當代最偉大的物理學家認真思考他的學說，許多與我們時空起源有關的數學模型使用了他的想法。當然關於艾弗雷特的斷言我們沒有實驗上的證據支持（或反駁），但它的確為為什麼我們所生活其中的現實不是量子可能性的疊加提供了頗具吸引力的解釋：那些我們沒有體驗到的可能性都很真實，只是存在於別處。
現在，在你試圖習慣這種想法的時候，讓我們很快地總結下迄今為止你經歷了些什麼。
自從你開始自己的旅程以來，你已經分別探訪了非常巨大的世界和非常微小的世界。在宇宙王國快速飛行時，你發現了我們宇宙巨大尺度的樣貌以及它們如何服從廣義相對論的統治。在微觀世界，你看到了大自然的量子規則與我們在日常生活中所熟悉的一切如此不同。直到本書這個部分開始之前，在理論和實驗中，你所旅行的都是已知的疆域。你看到了在一個二十一世紀初的科學家眼中的宇宙的樣子，不管是在哪一個尺度。
在這個部分裡，你開始看到這些知識的局限。你看到了不僅廣義相對論和量子場理論難以互相交流，還看到了在一些人眼中量子規則看起來沒有統治我們日常活動的原因，或許是因為有平行世界的存在。
在本書第七部分，你甚至會看到更詭異的事情。
現在，讓我們繼續你的頭腦練習，離開微小世界，回到愛因斯坦的疆域。他的理論又怎麼樣了？那裡又有什麼謎團隱藏著？
真的有嗎？
它們也像給量子場理論蒙上灰塵的無限性那麼普遍嗎？
最後那兩個問題的答案都是：是的。
它也很有可能死去，但快樂的結局總是更受歡迎一點。