一個管用、卻用得很怪的理論
想像你有一台計算機，它總能給出正確答案——化學、電晶體、雷射、太陽的顏色——卻沒有附帶說明書來解釋它的按鍵「為什麼」管用。你會心懷感激地用它，同時仍會夜不能寐，納悶它內部究竟在發生什麼。物理學家面對量子力學，處境大致就是如此。這個理論的預測，與實驗吻合到小數點後驚人多位。然而，在它被寫下來一個世紀之後，深思熟慮的人們對於它到底在「講」關於這個世界的什麼，依然各執一詞。這趟階梯講的就是這場分歧——不是討論量子力學是否正確（它是正確的），而是討論它意味著什麼。
這一切的核心，是一台名為波函數的「機器」——對於任何系統，理論都會交給你這樣一個數學對象。借助一個叫玻恩定則的配方，你可以從它算出每一種可能測量結果的機率。這些機率每次都算得恰好正確。麻煩不在於算術，而在於那個聽起來很簡單的問題：波函數到底是什麼？ 它是世界中一個真實存在的東西，像池塘上的水波那樣嗎？還是僅僅是我們恰好所知內容的一份概括？抑或是完全另一回事？對這一個問題的不同回答，會生長成你將在本階梯中遇到的、天差地別的世界觀。
地板下的裂縫：測量難題
不適感棲身的確切位置就在這裡。一個量子系統若放任不管，會平滑而可預測地演化；它的波函數可以同時容納許多種可能——一個粒子既在這裡又在那裡，物理學家稱這種狀態為疊加。但你一旦去測量它，就從來看不到那團模糊。你看到的是一個確定的結果：要麼在這裡，要麼在那裡，而不是兩者兼有。理論的標準配方說，在測量的那一刻，波函數會突然坍縮到你所觀察到的那個單一結果。於是這個理論似乎包含了兩條不同的規則——無人觀看時平滑演化，有人觀看時驟然跳變——卻沒有清楚地說明，哪些情形才算「觀看」。這種張力就是著名的測量難題，它正是驅動每一種詮釋的引擎。
埃爾溫·薛丁格把這種荒謬磨成了如今家喻戶曉的一幅漫畫。設想一隻貓被關在一個密封盒子裡，牠的命運繫於單個量子事件——一個會衰變的原子。當原子處於「已衰變」與「未衰變」的疊加態時，平滑規則就說，這隻貓必定處於「死」與「活」的疊加態。我們從未遇見過這樣的貓。那麼，從一個孤零零的原子一路攀升到一整隻貓，那一份「可能性的選單」究竟在哪一步坍縮成了唯一的事實？這道謎題——薛丁格的貓——就是披著皮毛的測量難題；在隨後的每一篇裡，你都該把這隻可憐的小動物放在心上。
為什麼不乾脆無視這個問題？
一種合理的反應是：既然方程總能給出正確答案，誰還在乎它們意味著什麼？幾十年來，這一直是禮貌而默認的態度——閉嘴，算就是了。其中確有真智慧；你不需要一套關於愛的理論，也照樣能享受一場婚禮。但這個問題總是拒絕被埋葬，原因有三，且都很誠實。其一，坍縮規則是含糊的：它從不說明，一個東西要多大、多熱、或多有意識，才足以觸發一次坍縮；而一條基本定律，不該依賴於物理學從未定義過的「測量」一詞。其二，我們對早期宇宙——那時根本沒有任何觀察者——的最佳猜想，迫使我們去追問：整個宇宙的波函數，到底能意味著什麼。其三，也是最實際的一點，建造量子計算機的工程師們必須把疊加與糾纏當作具體的資源來推演，於是把這幅圖景理清，已經開始「付得起房租」了。
前路的一張地圖
各種詮釋大體上，是按它們如何回答一個岔路口而分開的：坍縮是真實的，還是根本就不存在坍縮？ 有些保留坍縮，並設法把它講得精確，或講得務實。另一些則把坍縮扔掉，轉而付出別樣的代價——額外的世界、隱藏的機械裝置，或者乾脆改變「波函數到底說的是什麼」。沒有哪一種是免費的；每一種都是在一處買到清晰，又在另一處花掉怪異。接下來的四篇，會各自認真對待一個著名的答案，按它自己最有利的說法來呈現，然後再退一步來掂量它們。
- 哥本哈根詮釋：保留坍縮，把它視為量子世界與我們經典儀器之間的邊界，並且不去追問幕布背後是什麼。
- 多世界詮釋：根本不存在坍縮——每一種結果都會發生，各自落在一個不斷分裂的宇宙的不同分支裡。
- 導波詮釋：粒子始終真實而確定，被一道引導波暗中操控；隨機性僅僅反映了我們對它們初始位置的無知。
- 量子貝氏主義：波函數不是世界中的某個東西，而是某個行動者個人信念的一份記帳；「坍縮」不過是該行動者根據新經驗進行的更新。