本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
维也纳——在过去几天里，我参加了一个引人入胜的会议，探讨了爱因斯坦的一个古老观点，这个观点在几十年里基本上被忽视了：量子力学不是现实的根本层面，而仅仅是对更深层次事物的模糊一瞥。乌得勒支大学的杰拉德· '特·胡夫特是这一观点的 ведущий 倡导者，他因帮助构建粒子物理学的标准模型而分享了 1999 年诺贝尔物理学奖（有传言称，明天将颁发另一个诺贝尔奖）。我和他一边享用牛肉炖汤和玉米粥午餐，一边聊天，我想你会对他的话感兴趣。
‘特·胡夫特认为，量子力学中臭名昭著的随机性只是一个表象。在表象之下，世界遵循完全合理的规则。在他摆弄过的模型中，这些规则支配着比粒子更基本的构建块。只有当你能够放大到所谓的普朗克尺度时，你才能看到它们，根据许多现代理论，普朗克尺度是自然界中最小的有意义的距离。
支持这种方法的一个理由是，遥远的粒子可以以协调一致的方式行动，如果你认为它们是纯粹随机的，你就不会期望这样。然而，更深层次的想法却问题重重。在 20 世纪 60 年代，爱尔兰物理学家约翰·贝尔表明，粒子之间协调的程度过于精确，任何更深层次的物理学都无法解释。贝尔认为，粒子需要积极地相互通信，而 ‘特·胡夫特的模型不允许这样做。
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当我八年前第一次与 ‘特·胡夫特就一篇文章聊天时，他告诉我他不确定如何规避贝尔的推理。从那时起，他试图跳过一个被称为超决定论的漏洞。这是一个奇怪且令人不安的想法。据我所知，只有另外三个人支持它，特别是北欧理论物理研究所的萨宾娜·霍森菲尔德，她上周在博客中发表了她的观点。
更严谨的说法是，物理学家永远无法进行完全受控的实验，因为他们选择的实验设置并非严格独立于产生粒子的过程。即使实验者（通常称为爱丽丝和鲍勃）住在地球上，而粒子来自数十亿光年外的类星体，它们在宇宙早期也拥有共同的过去。它们微妙的相互依赖性造成了选择偏差，误导物理学家认为，当事实上可以解释时，没有更深层次的物理学可以解释粒子协调。
戏剧化的版本是，自由意志是一种幻觉。实际上更糟。即使是普通的决定论——没有“超”——也会颠覆我们的自由意志感。通过物理定律，你可以追溯你的每一个选择，直到时间之初的物质排列。超决定论增加了一个致命的转折。不仅你所做的一切都是预先注定的，宇宙还会伸入你的大脑，阻止你进行会揭示其真实本质的实验。宇宙不仅是预先设定好的。它还是预先设定好来愚弄你的。作为一种阴谋论，这让罗斯威尔和锡安修道会都黯然失色。
也就是说，一个人的阴谋是另一个人的物理定律。世界上很多事情乍一看似乎是阴谋，但实际上是既定原则的结果。月球自转的速率与其绕地球公转的速率完全相同（因此始终以同一面朝向我们，或几乎如此）这一事实，不是阴谋集团的杰作，而是角动量守恒等定律的结果。在会议的开幕小组讨论中，‘特·胡夫特推测，一些新的物理定律可能会协调粒子的属性与人类的测量选择：“今天看起来像是阴谋的东西，可能是由于我们今天尚不了解的守恒定律……在发现它是数学上的必然性之前，这令人难以置信。”
以下是我们午餐聊天记录的节选。
GM： 量子力学有什么问题？
GtH： 如果我们没有量子引力问题和一些其他非常深刻的基本问题，那么量子力学就目前而言将是完美的。我想了解当我们追求更高能量时，标准模型会发生什么，我想了解量子力学是关于什么的，我想了解引力是如何运作的。怀疑是，答案可能会作为一个整体出现。你不能只解决一个问题而不触及其他问题；它们可能是相关的。也许你必须一举解决所有问题。如果是这样，那么你将面临一场漫长的战斗，因为这将非常困难。
GM： 你能描述一下你的理论吗？
GtH： 该理论是，在量子力学之下存在着某种经典的东西，它遵循完全经典的自然规律——经典，意味着它看起来像求解经典的行星系统或台球，或任何大规模的东西——除了普通的经典理论是基于实数之外。我不排除实数作为经典理论的良好基础，但我也在考虑其他选择，例如整数，甚至更好的是，形成有限集的数字。我认为我在最终理论的各个层面都需要有限性。
GM： 这是受普朗克离散性的启发吗？
GtH： 是的。在普朗克尺度上，你很可能只处理布尔变量和整数，因为黑洞的全息原理似乎告诉我们——黑洞视界上的信息量实际上是有限的。
GM： 昨晚，你给出了一个你潜在的经典模型的例子，它几乎像一个棋盘。
GtH： 这只是一个问题的例子，这个问题是一个完全经典的问题，答案是一个完全经典的答案，但获得答案的方法是使用量子力学。量子力学只是一种工具——而且是一种极其有用的工具。这就是我认为必须看待量子力学的方式。
当我考虑一个经典理论时，我给它一个量子波函数只是因为我使用量子力学作为工具，当我进行测量时，该波函数会自动坍缩。当你进行薛定谔的猫实验时，猫的结果将是活着或死亡，但绝不会介于两者之间。
GM： 所以，从这个意义上说，叠加是一种心理构建，而真实世界实际上并没有这种东西。我们通过选择量子力学这种方便的工具来为我们进行统计而制造了一个问题。
GtH： 是的，没有叠加。唯一的叠加存在于我们描述正在发生的事情的方式中。这是有充分理由的：我们可以进行变换，这样我们可以将真空描述为单一状态。实际上，真空可能是一种非常复杂的、波动模式。如果你进行叠加，你可以使单一状态看起来像真空。
GM： 我对你给出的关于如何从经典系统中获得明显的量子行为的例子印象深刻。你认为我们的宇宙是否受极其简单的定律支配，然后因为自由度太多而变得复杂？
GtH： 嗯，这是希望。不能保证它是真的。自然规律似乎是如此普遍，具有如此强烈的内在逻辑，也许最终的规律非常简单明了。
GM： 你认为非常简单的定律应该是局域定律吗？
GtH： 基本上是的。我认为局域性将是一个 essential 成分。你必须理解为什么这里发生的事情独立于那里发生的事情。如果你不假设这样的事情，那么就更难理解自然规律是如何运作的。那么自然的簿记系统似乎又变得复杂了。我想要一个簿记系统，它告诉你这里发生的事情只取决于这里的一些信息。
GM： 除了局域性，还有哪些基本原则是至关重要的？
GtH： 嗯，因果关系——因果之间存在严格的分离。我想要一个理论，在这个理论中，发生的一切都有原因。原子的衰变是由确定性定律引起的。今天，我们只知道它的统计规律，但最终你应该能够指出一个明确的原因：这就是原子今天衰变的原因。它的环境中发生了什么事情。
GM： 通常，我们认为贝尔定理会排除经典模型。那么，我们如何克服这个问题呢？
GtH： 是的，这不容易。我没有完整的答案，因为无论我想到什么答案，我总是第一个批评。我今天能想到的唯一答案是，到处都存在相关性，大概是因为整个宇宙都始于一个大爆炸。我们宇宙中的每个人都有共同的过去，因此他们是相关的。类星体发出的光子与另一个类星体发出的光子相关。认为这些类星体是独立的，这是不真实的。
这可能是贝尔的答案。你可以做这个练习。你可以询问一个发射光子的源以及爱丽丝和鲍勃的祖先。当源发射光子时，爱丽丝和鲍勃尚未出生。它们彼此相隔许多光年。那些祖先——他们体内的原子——最终导致爱丽丝和鲍勃做出他们的决定。这些原子与源的原子相关。一切都与一切相关——不是一点点，而是非常非常强烈。
GM： 你见过约翰·贝尔吗？
GtH： 我想那是在 80 年代初。我提出了一个问题：假设爱丽丝和鲍勃的决定也必须被视为不是来自自由意志，而是由理论中的一切决定的。约翰说，嗯，你知道，我必须排除这一点。如果可能，那么我所说的就不适用。我说，爱丽丝和鲍勃是出于某种原因做出决定的。原因是存在于他们的过去，并且必须包含在图中。
但是大多数物理学家拒绝将此视为一个 essential 元素，我非常理解为什么。一旦你有了物理理论，它就会根据爱丽丝和鲍勃决定测量的东西来告诉你物理测量的结果。如果他们测量这个或他们测量那个，我们的理论应该告诉我们他们将看到什么。我们的理论不应该关心为什么爱丽丝和鲍勃会做出这个或那个测量。这对于今天的物理学来说是非常自然的。但是那样你就无法回答量子力学是什么的问题。你必须意识到，爱丽丝和鲍勃并非出于自由意志做出那个决定。自由意志实际上嵌入在他们大脑中原子的复杂性中。世界是如此复杂，以至于没有人可以预测他们的决定是什么，但是，无论他们的决定是什么，它们都将是自然规律的结果。
GM： 大多数人可以接受我们的实验决定是确定的，但是决定它们的自由度通常被认为是独立于我们正在研究的系统的自由度的。
GtH： 那么你不仅会陷入贝尔不等式，而且更普遍地会陷入整个量子现实图景。因此，我认为你必须假设鲍勃做出决定不是出于自由意志，而是通过一些预先确定的相关性。
在量子物理学中，存在反事实测量的概念。你测量如果我以这种方式放置偏振器会发生什么，然后你问，如果我以那种方式放置偏振器会发生什么？在我看来，这基本上是非法的。你只能测量一件事。
GM： 你目前的研究方向是什么？
GtH： 首先，我正在写下东西。我发现的是，当我写下东西时，它迫使我对事情的思考比过去更深入，并且我获得了新的想法。我脑海中的东西听起来非常简单，但是当你尝试将它们写下来时，它们会变得更加复杂，并迫使我思考它们。
现在，我从事两个项目。一个是量子力学；另一个是量子引力。共形对称性[对绝对尺度不敏感]对于量子引力来说是一种比人们通常认为的更重要的对称性。因此，我正在尝试将共形对称性构建到量子引力理论中，并且在这样做时，我暂时会忘记量子力学问题。我们今天有尺度的原因是共形对称性被自发地破坏了。这就是为什么原子有大小，时钟有滴答率。
例如，宇宙一定经历过一段暴胀时期——那是一段共形对称性运作非常非常好的时期。宇宙看起来就像它处于一种在一段时间内具有共形对称性的模式中。我们如何以适当的方式将其嵌入到我们对自然的其余理解中？
GM： 作为一名学生，你学习了量子力学的完整数学机制以及与之相关的通常解释。是什么原因让你个人开始质疑这一点？这么多学生不质疑这一点。
GtH： 我一直都在问问题。我一直在问的问题之一是：我们做的事情对吗？我做的事情对吗？我读的书，它们是正确的吗？也许我在某些基本方面是错误的。我知道我并不完全正确，因为我还没有得到正确的理论。但我会继续提问。