我认为我可以有把握地说没有人懂得量子力学。
——里查德·费曼（Richard Feynman）
任何不被量子理论震撼的人就不懂得量子理论。
——尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）
无限多个不大可能事物的驱动器是一种在一瞬间飞越星座距离的奇妙的新方法，而不需要在超空间中讨论来讨论去。
——道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）
在道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）写的销路最好的古怪科幻小说《搭便车者的星系旅行指南》（Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中，书中的英雄偶然发现了去星星旅行的最富有创造性的方法。在星系间旅行，他想象可以不利用虫洞、超光速推进装置或空间入口，而是利用测不准原理飞越广阔的星际空间。如果我们能够找到一种方法控制某些不可能事件的概率，那么任何事情，包括超光速旅行，甚至时间旅行都是可能的。在几秒钟时间飞到遥远的星星是不太可能的事情，但是当我们能够任意控制量子概率时，那么即使是不可能的事也变成普通的事情了。
量子理论是根据这样一种思想：所有可能的事件，不管它们多么奇怪或可笑，都有一定的概率发生。这个想法也是膨胀宇宙理论的中心思想。当原始大爆炸发生时，宇宙发生量子转变过渡到新的状态，在这个新的状态下有一个巨大的量使宇宙突然膨胀。看来我们整个的宇宙是从不大可能的量子跃迁中诞生的。尽管亚当斯（Adams）说的是笑话，物理学家认识到如果能够发现一种办法控制这些概率，我们的技艺就会和魔术师没有什么区别。但是到目前为止，改变事件的概率远远超出我们的技术能力。
我有时问我们大学的博士生一个简单的问题，如计算他们在墙的这一侧突然消失又重新出现在墙的另一侧的概率有多少。根据量子理论，有一个很小的但是可以计算的概率使这件事会发生。或者由于这种原因，我们会在自己的卧室中消失，又出现在火星上。根据量子理论，在原则上一个人有可能突然出现在火星上。当然，这样的概率太小了，我们等待的时间不得不比宇宙的寿命还要长。结果，在我们日常的生活中我们会排除这样的不可能事件。但是在亚原子范围，这些概率对电子、计算机、激光的功能是至关紧要的。
事实上在你的PC和CD构件的内部，电子规则地消失在墙壁的一侧并出现在墙壁的另一侧。事实是，如果不允许电子同时出现在两个地方，现代文明就会崩溃。（没有这个奇异的原理，我们身体内的分子也会崩溃。想象两个太阳系在空间，由于牛顿的重力规律而碰撞。碰撞的太阳系会崩溃，形成混乱的一堆行星和小行星。类似地，如果原子服从牛顿的规律，只要它们与另一个原子撞击就会破裂。将两个原子锁定在一个稳定的分子里的原因是：电子可以同时处在很多的位置，从而形成电子“云”将两个原子绑在一起。因此，分子稳定和宇宙不破裂的原因是电子能同时处在很多位置。）
如果电子可以存在于平行的状态，盘旋于存在和消失之间，那么为什么宇宙就不能呢？毕竟宇宙曾经比一个电子还小。一旦我们引进将量子原理应用到宇宙中的可能性，我们就不得不考虑平行宇宙。
在菲利普·K.迪克（Philip K.****）写的科幻小说《高处城堡中的人》（The Man in the High Castle）中探讨的正是这种可能性。在这本书中，因为一个关键的事件，有另外一个宇宙从我们的宇宙中分离出去。在1933年，那个宇宙中的总统罗斯福在他当权的第一年就被他助手的子弹打死了，从而世界历史改变。副总统加纳取而代之，确定了孤立主义者的政策，削弱了美国的军事力量。由于对珍珠港偷袭没有准备，整个美国舰队被毁灭不能恢复，1947年美国被迫投降德国和日本。美国最终被分成三片，德意志帝国控制东海岸，日本控制西海岸，中间是一个不稳定的缓冲区，一个多岩石的山区。在这个平行宇宙中，有一个神秘的人根据圣经中的一段故事写了一本书叫做《蚱蜢撒大谎》（The Grasshopper Lies Heavy），这本书被纳粹禁止。这本书讲的是另一个宇宙，在这个宇宙中罗斯福没有被暗杀，美国和英国打败了纳粹。故事中英雄的使命是看一看在另一个民主和自由，而不是****和种族偏见占主导地位的宇宙中这些是不是真的。
黄昏地带
《高处城堡中的人》所在的世界和我们的世界仅仅是由一个微小的偶然事件，一颗助手的子弹分开的。然而，一个平行的宇宙也可能通过一个最小的可能事件，如一个量子事件，一个宇宙射线的冲击而与我们的宇宙分开。
在系列电视片《黄昏地带》（The Twilight Zone）中有这样一段故事情节：一个人醒来，发现他的妻子不认识他。她尖叫着离开去叫警察。当他在城镇周围漫步时，他发现他毕生的朋友也不认识他，好像他从未存在过。最后，他访问他父母的家，让他大吃一惊。他的父母说他们以前从未见过他，并且他们从来没有过儿子。没有朋友、家庭或一个家，他漫无目的地在城市周围游荡，最后在公园的长椅子上睡着了，像一个无家可归的人。当他第二天醒来时他发现他和他的妻子舒适地睡在床上。然而，当他的妻子转过身来，他吃惊地发现她根本不是他的妻子，睡在他床上的是一个以前从未见过的陌生的妇女。
这样荒谬的故事可能吗？也许吧。如果《黄昏地带》中的主角问他的母亲一些有启迪作用的问题，他或许能发现她流过产，因此从来没有儿子。有时一条奇怪的射线，一个从外层空间来的粒子能够穿透到胚胎内的DNA中，引起变化导致流产。在这样的情况下，一个单一的量子事件就能将两个世界分开，一个是我们正常生活的世界，另一个世界除了你从未诞生以外是完全相同的。
从这个世界走到另一个世界，物理学定律是允许的。但是这个可能性很小很小，也就是说发生的概率是非常非常小。并且正如你能看到的，量子理论对我们的宇宙的描述比爱因斯坦的描述要奇怪得多。在相对论中，我们表演的生活舞台可以是橡胶做成的，当演员在舞台上活动时走过曲线的路径。在爱因斯坦世界中的演员也像牛顿世界中的演员一样，鹦鹉学舌地背诵事先写好的剧本台词。但是在量子世界的表演中，演员会突然扔掉剧本按他们自己的意愿表演。就好像木偶扯断了拴住它们的线，按它们自己的意愿表演一样。演员可以从舞台消失又重新出现。甚至陌生人也是这样，他们可能会发现他们自己同时出现在两个地方。演员在念他们的台词时不能确切地知道是不是在对某个可能突然消失而又出现在另一个地方的人讲话。
怪物的智力：约翰·惠勒
大概除了爱因斯坦和玻尔以外，没有人能比约翰·惠勒（John Wheeler）更强烈地挑战量子理论的荒谬和成功了。难道所有的自然的事实都是一种幻觉吗？平行的量子宇宙确实存在吗？在过去，当他不再琢磨这些难以处理的量子矛盾时，他把这些或然性用于造原子弹和氢弹，并倡导在黑洞的研究中。他的学生里查德·费曼（Richard Feynman）一直与量子理论的荒谬结论搏斗，他曾经将约翰·惠勒称为最后一位巨人或“怪才”。
是惠勒在 1967 年杜撰了“黑洞”这个术语。那是在第一颗脉冲星发现之后，在纽约城美国国家航空航天局（NASA）的戈达德空间研究所的一次会议上提出的。
惠勒1911年生于佛罗里达的杰克逊维尔。他的父亲是一个图书管理员，但他的家庭的血统是搞工程学的。他的三个叔叔是采矿工程师，在他们的工作中经常使用炸药。使用炸药的想法使他着迷，他喜欢看爆炸。（一天，他不小心地实验一块炸药，炸药意外地在他的手中爆炸了，炸掉一节大拇指和一个手指尖。巧合的是，当爱因斯坦是一个学院学生时，由于不小心，一次类似的爆炸在他的手里发生，结果缝了好几针。）
惠勒是一个早熟的孩子，很早就掌握了微积分，并贪婪地阅读能够找到的有关量子力学新理论的每一本书。就在他的眼前，在欧洲一个新的理论由尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡和欧文·薛定谔创立。这个理论突然揭开了原子的秘密。就在几年前，哲学家恩斯特·马克（Ernst Mach）的追随者还在嘲笑原子的存在，说原子从未在实验室中观察到，大概是一种虚构。他们说看不见的东西大概是不存在的。奠定热动力学定律的伟大的德国物理学家路德维格·冯·波茨曼（Ludwig von Boltzman）在1906年自杀，部分原因是他推出原子概念所面对的强烈的嘲笑和奚落。
然而，经过短短的非常重要的几年，从1925年到1927年，原子的秘密突然被揭开了。在现代历史上（除了 1905 年爱因斯坦的工作以外）从来没有在这样短的时间内完成这样重大的突破。惠勒想成为这个革命的一部分。但他认识到美国的物理学研究是落后的，在它的行列中没有一位世界级的物理学家。像他之前的J·罗伯特·奥本海默（J.Robert Oppenheimer）一样，惠勒离开美国旅行到哥本哈根向他的导师尼尔斯·玻尔学习。
以前的有关电子的实验证明，电子既是粒子又是波。这个奇怪的波粒二相性是最终被量子物理学家揭示的：电子在围绕原子跳动时它表现为粒子，但它伴随有神秘的波。1925年，奥地利物理学家欧文·薛定谔（Erwin Schr dinger）提出一个方程（著名的薛定谔波动方程），精确地描述伴随电子的波的运动。这个波用希腊字母ψ（普西）表示，它惊人地精确预计原子的行为，引发了物理学的一场革命。突然，几乎是从基本原理出发，人们能够窥视原子的内部，计算电子怎样在它的轨道上跳动，怎样转变和将原子绑在一起成为分子。
作为量子物理学家的保罗·狄拉克（Paul Dirac）吹嘘说，物理学将很快将所有的化学简化为纯粹的工程学。狄拉克（Dirac）宣布：“大部分物理学和整个化学的数学理论所需要的基本物理定律因此完全清楚了，困难仅仅是从这些定律的应用得出的方程太复杂，不好解。”与这个波函数ψ一样引人入胜的是：它实际代表什么仍然是个谜。
最后，在1928年，物理学家马克斯·博恩（Max Born）提出一个想法：这个波函数代表在一个给定地点发现电子的概率。换句话说，你绝不能精确知道电子在哪，所有你能够做的是计算它的波函数，告诉你它在某处的概率。因此，如果原子物理能够归纳为一个电子位于某处的概率波，如果一个电子能够同时出现在两个地方，我们怎么能够最终确定电子确实在哪呢？
玻尔和海森堡最终在一本量子烹调书中开出一套完整的药方，能够非常精确完美地应用在原子实验中。波函数仅告诉你电子位于某处的概率。如果在某一点波函数大，这意味着电子位于此处的概率就大。如果在某一点波函数小，在这点发现电子的概率就小。例如，如果我们能够“看”到一个人的波函数大，那么你看到这个人的概率就很大。然而，波函数也逐渐渗漏到空间去，这意味着在月亮上发现这个人的概率就很小。（事实上，这个人的波函数实际散布到整个宇宙中。）
这也意味着一棵树的波函数可以告诉你它或者是立着或者是倒下的概率，但是不能确切告诉你它实际的状态。但是常识告诉我们物体是处于一个确定的状态。当你看一棵树时，这棵树就确确实实在你的面前。也就是说树不是立着就是倒下，不能同时是二者。
要解决概率波和有关存在的常识观念之间的矛盾，他们假定：在一位外界观察者做了测量之后，波函数就魔术般地“消失”了，电子落入确定的状态。也就是说，我们看过这棵树之后，我们看到这棵树是确实立着的。换句话说，观察过程确定电子的最终状态。观察对存在是至关重要的。在我们看了电子之后，它的波函数就消失了，因此现在电子是处在确定的状态，不再需要波函数。
因此，玻尔的哥本哈根学派的假定粗略地讲可以总结为以下几点：
1.所有的能量发生是在叫做“量子”的离散包中。（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，强力的量子叫做“胶子”，重力的量子叫做“引力子”，它在实验室中尚未发现。）
2.物质由点粒子代表，但是发现点粒子的概率由一个波确定。该波动又服从特定的波动方程（如薛定谔波动方程）。
3.在进行观察前，物体可以同时以各种可能的状态存在。要确定物体处在什么状态，必须进行观察，它使波函数“消失”，物体进入确定状态。观察的作用是使波函数消失，使物体呈现确定的状态。波函数所起的作用是：给我们在特定状态下发现物体的精确概率。
决定论或不确定？
量子理论是所有年代最成功的物理理论。量子理论的最高形式是标准模式，它代表粒子加速器几十年实验的成果。这个理论的若干部分已经过测试，精度到一百亿分之一。如果将中微子质量包括进去，那么标准模式与所有亚原子粒子的实验一致，无一例外。
但是无论量子理论多么成功，在实验上它是根据一些基本假定，这些假定在过去 80 年间遭到哲学界和理论界的强烈反对。特别是（哥本哈根学派的）第二个假定，因为它问是谁决定我们的命运，所以引起宗教界的愤怒。自始至终，哲学家、神学家和科学都对未来着迷，是不是有一种办法能知道我们的命运。在莎士比亚的悲剧《麦克佩斯》（Macbeth）中，班柯（Banquo）绝望地揭开遮盖我们命运的面纱，说出了以下难忘的话：
（第一幕，第三场）
如果你查看时间的种子
并说哪一粒生长哪一粒不，
那么请对我讲……
莎士比亚在1606年写下这些话。80年后，另一位英国人艾萨克·牛顿大胆地声称他知道了对这一古老问题的答案。牛顿和爱因斯坦都相信“确定性”概念，它说所有将来的事件在原则上能够确定。对牛顿来说，宇宙是一个在创世之初由上帝上紧了发条的巨大钟表。从那时起它就按照他的运动三定律，以可以预计的精确方式滴答滴答地走个不停。法国数学家，拿破仑的科学顾问皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯（Pierre Simon de Laplace）写道，人们可以利用牛顿定律像观察过去一样精确地预测将来。他写道，如果知道了宇宙中所有粒子的位置和速度，“对这样一种智力来说，没有任何事情是不确定的，将来就好像过去一样呈现在我们的眼前。”当拉普拉斯（Laplace）将他的杰作“天体力学”赠送给拿破仑时，这个皇帝说：“你写了这部有关天空的巨著而一次都没有提到上帝。”拉普拉斯（Laplace）回答说：“先生，我不需要这个假设。”
对牛顿和爱因斯坦来说，“自由意愿”的概念，即我们是我们命运的主人的说法，实际上是一个幻想。爱因斯坦把这个实体的常识性概念，即我们接触到的具体物体是真实的和存在于确定状态的概念，叫做“客观实体”。爱因斯坦在下面的话中最清楚地表达了他的态度：
“我是决定论者，被迫行动就好像自由意愿是存在的一样，因为如果我想生活在文明社会，我必须负责任地行事。我知道在哲学上一个杀人犯不对他的罪行负责，但我不会情愿和他一起喝茶……我的履历是由我无法控制的种种力量所决定的。亨利·福特（Henry Ford）可能将它叫做他内心的声音，苏格拉底（Socrates）将它叫做他的精灵，每个人都能以他自己的方式解释人类不是自由的这一事实……一切事情都是被我们无法控制的力决定的，对于昆虫以及星星来说都是如此。人类、蔬菜或宇宙尘都在随神秘的时间跳舞，一位远距离的看不见的演员在为我们吟咏。”
神学家也争论这个问题。世界上的大多数宗教相信某种形式的“先天注定”的思想。即上帝不仅是全能的，而且是无所不在的。上帝也是无所不知的（知道一切，甚至将来）。在某些宗教中，这意味着上帝在我们出生前就知道我们是去天堂还是地狱。从本质上讲，在天堂的某处有一本命运的书，列举着所有人的姓名，包括生日、我们的失败和成功、我们的快乐和悲哀、甚至我们的死亡日期、是去天堂还是地狱。
（在1517年，这个微妙的先天注定的神学问题是威腾伯格〔Wittenberg〕的天主教堂分裂成两半的部分原因。在这个教堂中，马丁·路德〔Martin Luther〕抨击教堂用金钱赎罪的做法，即富人通过贿赂铺平通往天堂的道路。大概路德〔Luther〕好像在说，上帝确实事先知道我们的将来和我们的命运是先天注定的，但是人们的劝说也不能改变他向这个教堂慷慨捐赠的意愿。）
但是对接受或然性的物理学家来说，到目前为止最有争议的假定是（哥本哈根学派的）第三个假定，它使几代物理学家和哲学家感到头疼。“观察”的概念是一个不精确的、不清楚的概念。此外它依赖于实际上有两种类型的物理学这一事实：一种是用于奇异的亚原子世界的，在这个世界中电子似乎可以同时在两个不同的地方出现；另一种是用于我们生活在其中的宏观世界的，这个世界似乎服从一般承认的牛顿定律。
根据玻尔的说法，有一堵看不见的“墙”将原子世界与日常的、熟悉的宏观世界隔开。原子世界服从奇异的量子理论规则，而我们生活在此墙之外的定义明确的行星和星星的世界中，在这个世界中波已经消失。
惠勒师从量子力学的创建者，喜欢总结两个学派关于这个问题的思想。他给出一个例子，在一场棒球比赛中三个裁判员讨论棒球的罚分点。在做出决定时三个裁判说：
第一个裁判：我按照看见他们的样子进行裁定。
第二个裁判：我按照他们的实际情况进行裁定。
第三个裁判：在我裁定之前，他们不存在。
对惠勒来说，第二个裁判是爱因斯坦，他相信有不依赖于人类经验的绝对实体。爱因斯坦将此叫做“客观实体”，即物体能够以确定的状态存在，而不需要人类的干预。第三个裁判是玻尔，他认为仅在观察之后实体才存在。
森林中的树木
物理学家有时轻蔑地看待哲学家，引用罗曼·西塞罗（Roman Cicero）的话，他曾经说：“没有什么事情比哲学家说的话更荒谬了。”数学家斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆（Stanislaw Ulam）鄙视将无聊的概念赋予高贵的名字，他曾经说：“对各种类型的胡言乱语进行细致的区分是不值得的。”爱因斯坦自己也曾经评论哲学，他说：“所有哲学家写的东西都是蜂蜜吗？这些东西初看上去好像很美妙，但是再看一次就什么都没有了，留下的只是废话。”
物理学家也喜欢讲一个据说是大学校长讲的虚构的故事，这位校长愤怒地看着物理系、数学系和哲学系的预算。他暗自说：“为什么你们物理学家总是要求这么昂贵的设备？而数学系什么都不要，只要一些钱买纸和笔，还有废纸筐。哲学系就更好了，它甚至连废纸筐也不要。”
然而，哲学家也可能笑到最后。量子理论是不完善的，依赖不可靠的哲学基础。有关量子理论的论战迫使人们重新考察哲学家，如彼休·伯克利（Bishop Berkeley）大主教的思想。这位18世纪的大主教声称：物体因为人们看到它才存在，一种叫做唯我论或唯心论的哲学。他们声称：如果一棵树在森林中倒下，但是没有人看到、听到它，它就没有真正倒下。
现在量子理论是这样解释森林中倒下的树的。在进行观察之前，你不知道它是不是倒下的。事实上，这棵树可以同时存在于所有可能的状态：也许它烧掉、倒下、被劈成了劈柴、被锯成了锯末等。一旦进行了观察，这棵树突然呈现一种确定的状态，例如，我们看见它倒下了。
费曼从哲学上比较了相对论和量子理论的困难性，他曾说：“有一段时间报纸说，只有 12 个人懂得相对论。我不相信曾经有过这样的时候……但是我相信我可以有把握地说没有人懂得量子力学。”他写道：“从常识的观点看，量子力学对自然的描述是荒谬可笑的。但是它与实验完全吻合。因此我希望你能够接受自然是荒谬的，因为它确实是荒谬的。”这在很多物理学家中间产生一种不安的情绪，他们感到好像整个世界是建在流沙上。史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）写道：“我承认在我一生的工作中我感到有些不安，因为没有人完全理解我建立的理论框架。”
在传统科学中，观察者尽可能地使自己与世界脱开。（正如一位爱讲笑话的人说的：“你总能在脱衣舞夜总会里看到这位科学家，因为他是唯一一位考察观众的人。”）但是现在我们开始看到不可能将观察者与观察对象分开。正如马克斯·普朗克（Max Planck）曾经说的：“科学不能解答自然的最终秘密。这是因为归根到底我们自己也是我们要解答的秘密的一部分。”
猫的问题
欧文·薛定谔（Erwin Schr dinger）首先引进了波动方程，他想这是不是走得太远了。他向玻尔承认他感到抱歉，因为玻尔将概率概念引进物理，而他却提出了波的概念。
为了推翻概率的想法，他提出一个实验。想象一只猫被关在一个盒子里。盒子里面有一瓶毒气，瓶子上面有个锤子，锤子又连接到一个盖氏计数器，计数器放在一块铀的附近。没有人怀疑铀原子的放射性衰变是一个事先无法预计的纯粹的量子事件。比如说铀原子在下一秒衰变的几率是 50%。但是如果一个铀原子发生衰变的话，它将触发盖氏计数器，盖氏计数器又触动锤子将玻璃瓶打碎，毒气将杀害这只猫。打开盒子之前不可能知道这只猫是死是活，也就是说我们将猫放到一个同时是50%是死的，50%是活的地狱中。
现在打开盒子。一旦我们做了观察，波函数就消失了，我们看见猫，比如说是活的。对薛定谔来说这是可笑的。一只猫怎么会同时是死的又是活的呢，只是因为我们还没有看它吗？爱因斯坦也不喜欢这种解释。每当客人来到他的住宅，他会说：看那个月亮。是因为一只老鼠看它，它才突然跳出来的吗？爱因斯坦相信答案是“不”。但是在某种意义上，答案也许是“是”。
在 1930 年的索尔韦会议上，在爱因斯坦和玻尔之间发生了历史性的冲突，争论终于达到顶点。惠勒后来评论说：“这是我所知道的在知识史上的最伟大的争论。30年来，我从未听过在两位巨人之间的争论，经历的时间是这样长，争论的问题是这样深奥，争论结果的意义是这样深远，影响我们理解这个奇怪世界。”
爱因斯坦总是勇敢地、大胆地、极其雄辩地提出一系列连珠炮似的“想象实验”以推翻量子理论。玻尔则不停地喃喃细语反驳一次又一次的进攻。物理学家保罗·埃伦费斯特（Paul Ehrenfest）评述说：“我能够在场聆听玻尔和爱因斯坦的对话真是太妙了，像一位棋手那样，永远都有新的棋局。爱因斯坦抱定决心要打败不确定性。玻尔则总是在哲学的烟雾之外寻找工具摧毁一次又一次的进攻。爱因斯坦像一个玩偶匣每天早上都冒出新鲜的想法。哦，真是太令人愉快了。但是我几乎是毫不客气地支持玻尔反对爱因斯坦了。他对待玻尔的态度太傲慢了，完全像一个绝对冠军一样。”
最后，爱因斯坦提出了一个实验，他认为会给量子理论致命一击。想象一个含有光子气的盒子。假定盒子有一个快门能够短暂地释放单个的光子。因为我们能够精确地测量快门的速度，也能测量光子的能量，因此能够无限精确地确定光子的状态，从而违背测不准原理。
埃伦费斯特（Ehrenfest）写道：“对玻尔来说这是沉重的一击。在当时他找不到解答。整个晚上他非常不愉快，从一个人处走到另一个人处，试图劝说他们相信爱因斯坦的话是不对的，因为如果爱因斯坦是对的话，这就意味着物理学的终结。但是他想不到驳斥的理由。我永远也不能忘记两位对手离开大学俱乐部的样子。爱因斯坦雄赳赳气昂昂地大步走过，面带隐约的轻蔑的笑容，而玻尔小步走在爱因斯坦的旁边，极其灰心丧气。”
当后来埃伦费斯特（Ehrenfest）遇到玻尔时，他不说话，只是嘴里一遍又一遍地咕哝：“爱因斯坦……爱因斯坦……爱因斯坦。”
第二天，经过紧张的不眠之夜，玻尔在与爱因斯坦的争论中找到一个小缺口。在发射光子之后，盒子要稍微轻一点，因为物质和能量是等同的。这意味着在重力作用下盒子会略微升起一点，这是因为根据爱因斯坦自己的能量有重量的重力理论。但是这就在光子的能量中引进了不确定性。如果计算这个重量的不定性和快门速度的不定性，就会发现这个盒子正好符合测不准原理。结果，玻尔利用爱因斯坦自己的重力理论驳斥了爱因斯坦！玻尔以胜利者出现。爱因斯坦以失败者告终。
当后来爱因斯坦抱怨说：“上帝不和我们的世界玩掷骰子游戏。”据传说，玻尔回击道：“别拿上帝说事。”
最终，爱因斯坦承认玻尔成功地驳斥了他的争论。爱因斯坦写道：“我相信这个理论的确包含了一定的真理。”（然而，爱因斯坦蔑视那些不能鉴别量子理论中的微妙矛盾的物理学家。他曾经写道：“当然，今天每一个无赖都认为他知道答案，但是他是在糊弄他自己。”）
在与量子物理学家进行了这样和那样的激烈争论之后，爱因斯坦最终让步了，但采用的是不同的方法。他勉强承认量子理论是正确的，但只是在一定的领域之内，仅仅是真正的真理的近似。他想以相对论归纳而不是用摧毁牛顿理论的同样方式，将量子理论吸收到一个更广泛的、更强大的理论——统一场论中。
（以爱因斯坦和薛定谔为一方，玻尔和海森堡为另一方的这场争论并未平息，因为这些“想象的实验”现在已经能在实验室中进行。尽管科学家无法让猫出现时既是死的又是活的，他们现在能够用纳米技术操纵单个的原子。近来，用一个含有60个碳原子的巴基球〔Buckyball〕进行了这些想象中的实验，这样由玻尔想象的将大物体和量子物体隔开的“墙”就迅速坍塌了。实验物理学家现在甚至预测需要什么才能显示一个含有几千个原子的病毒能同时出现在两个地方。）
核威慑
不幸的是，一直进行到夜晚的有关这些极有趣味的讨论被 1933 年希特勒的出现和制造原子弹的需要中断了。人们通过爱因斯坦的著名方程E=mc2早已知道巨大的能量禁闭在原子中。但是大多数物理学家对能够利用这个能量的想法一笑置之。甚至埃文·欧内斯特·卢瑟福（Even Ernest Rutherford），这位发现原子核的人也说：“通过破碎原子产生能量是一件不大可能的事情。任何人想要从转变这些原子获得能源只是一种妄想。”
1939年，玻尔作了一次到美国的决定性的旅行，在纽约降落会见他的学生约翰·惠勒。他带来一个不祥的消息：奥托·哈恩（Otto Hahn）和利斯·迈特纳（Lise Meitner）已经指出在一个叫做“裂变”的过程中铀核可以分裂成两半释放能量。玻尔和惠勒开始研究核裂变量子动力学。因为在量子理论中，任何事情都与或然性和机会有关，他们估计一个中子破碎铀核有可能释放两个或更多的中子，这些中子又使更多的铀核裂变释放更多的中子，如此下去，将触发能毁灭一个现代城市的连锁反应。（在量子力学中，绝不能知道哪个中子将裂变铀核，但是可以以难以置信的精度计算在一枚原子弹中几十亿个铀原子裂变的概率。这就是量子力学的威力。）
他们的量子计算显示原子弹是可能的。两个月后，玻尔、尤金·魏格纳（Eugene Wigner）、利奥·西拉德（Leo Szilard）和惠勒，在普林斯顿大学爱因斯坦的老办公室中会面，讨论原子弹的前景。玻尔相信造原子弹要花费整个国家的资源。（几年后，西拉德劝说爱因斯坦写了一封具有决定性意义的信给福兰克林·罗斯福总统，催促他造原子弹。）
同一年，纳粹知道了从铀原子释放的巨大能量能给他们无与伦比的武器，于是命令玻尔的学生海森堡为希特勒造原子弹。一夜之间，关于裂变的量子概率的讨论变成极其严肃的、事关人类历史濒临危险的重大事件。发现活猫概率的讨论很快被铀裂变的概率取代了。
1941年，纳粹占领了大部分欧洲，这时海森堡作了一次秘密的旅行，去哥本哈根见他的导师玻尔。
这次会见的性质仍然是个谜，关于它写了一个赢得奖品的剧本，历史学家一直在争论它的内容：是海森堡答应破坏纳粹的制造原子弹的计划吗？还是海森堡要玻尔帮助纳粹造原子弹？（60年后，在2002年，海森堡的意图才最终浮出水面，这一年玻尔的家人公布了玻尔在20世纪50年代写给海森堡但从未寄出的信。在这封信中，玻尔回忆到：海森堡在那次会面时说纳粹的胜利是不可避免的。因为纳粹的力量无法抗拒，唯一合乎逻辑的是玻尔应为纳粹工作。）
玻尔十分惊骇。虽然心惊胆战，但他拒绝让他的关于量子理论的工作落入纳粹之手。因为丹麦在纳粹的控制下，玻尔乘一架飞机秘密逃亡，在奔向自由的道路上由于飞机缺氧，玻尔差一点窒息而死。
与此同时，在哥伦比亚大学，恩里克·费米（Enrico Fermi）已经指出核连锁反应是可行的。在他得出这个结论后，他俯视纽约城，叹息只要一颗原子弹就可以将他看到的一切摧毁。惠勒认识到情况已变得有多么严重，他自愿离开普林斯顿加入费米（Fermi）的工作，在芝加哥大学斯塔格·菲尔德（Stagg Field）的地下室里建造了第一台核反应堆，正式开创了核时代。
在下一个十年，惠勒目击了核战中一些最重要的发展。在战争期间，他帮助管理巨大的华盛顿州汉福德原子能研究中心的建造，生产摧毁长崎的原子弹所需要的原料钚。几年后，他为造氢弹工作，目击了 1952 年在太平洋一个小岛上第一枚氢弹的爆炸和引起的破坏。但是在站在世界历史前沿十几年之后，他最后回到他的初衷，研究量子理论的秘密。
路径之和
第二次世界大战后，惠勒的众多学生中有一位名叫里查德·费曼（Richard Feynman）的，他大概是无意中发现了最简单的，也是最深刻的综合量子理论复杂性的方法。（这个想法的结果之一是费曼在1965年赢得了诺贝尔奖。）比如说你想走过一间房间，根据牛顿，你会选从 A 到 B 的最短距离，叫做经典路径。但是根据费曼，你必须首先考虑连接A和B的所有可能的路径。这意味着要考虑到火星、木星、最近的星星的路径，甚至在时间上返回到大爆炸的路径。不管这些路径是多么愚蠢、多么奇怪，但你必须考虑它们。费曼给每条路径一个数值，给出一套精确的规则计算这个数值。不可思议的是，将所有可能路径的数值加起来，你就得到标准量子力学给出的从A点走到B点的概率。这确实是非凡的。
费曼（Feynman）发现非常奇怪的和违背牛顿运动定律的路径的这些数值通常相互抵消，总和很小。这就是量子波动的起源，即它们代表的路径总和很小。他也发现通常意义的、牛顿学说的路径不相互抵消，因此总和最大，即它是具有最大概率的路径。因此，我们通常了解的宇宙只是无数个状态中概率最大的状态。但是所有可能的状态与我们共存，有些状态把我们带回到恐龙时代，有些把我们带到最近的超新星，有些把我们带到宇宙的边缘。（这些奇异的路径产生小的偏移，背离常识的、牛顿学说的路径，但是幸亏它们的概率很低。）
换句话说，也许看上去很奇怪，每当你走过房间时，你的身体就会事先“寻找”各种可能的路径，甚至通往遥远类星体和大爆炸的路径，然后把它们加起来。费曼利用强大的数学（叫做函数积分）证明：牛顿路径只是最可能的路径，但不是唯一的路径。费曼利用数学技巧证明：这种描述虽然看上去令人吃惊，但它是精确地等价于普通的量子力学的。（事实上，费曼用这个方法可以推导出薛定谔波动方程。）
费曼的“路径和”的功能在于，今天当我们建立GUT理论、膨胀理论，甚至弦理论时，我们采用费曼的“路径积分”观点。在全世界的每一个研究生院中现在教的就是这种方法，到目前为止它是最强大的、最便利的、描述量子理论的方法。
（我每天在自己的研究工作中都利用费曼的路径积分方法。我写的每个方程都是用路径积分写的。当我作为一名研究生第一次学习费曼的观点时，它改变了我的整个思想中对宇宙的描绘。在智力上，我懂得抽象的量子理论和广义相对论，但是在某种意义上，是“寻找”路径〔当我走过房间时寻找通往火星或遥远星星的路径〕改变了我的世界观。突然，我有了一个奇怪的生活在量子世界的幻觉。我开始认识到量子理论与相对论的空间时间弯曲有着很大的差异。）
当费曼建立这个奇异的公式时，惠勒正在普林斯顿大学，他匆忙地跑到隔壁的高级学术研究所去访问爱因斯坦，想让他相信这个新描述的美妙和能力。惠勒激动地向爱因斯坦解释费曼的“路径积分”的新理论。惠勒没有充分地认识到，对爱因斯坦来说这是多么的愚蠢。然后，爱因斯坦摇摇头，重复他的想法，他不相信上帝会与世界掷骰子玩。爱因斯坦向惠勒承认他也许是错的，但是他有权力错。
魏格纳的朋友
大多数物理学家在面对量子力学的智力弯曲矛盾时都会耸肩膀表示绝望。对大多数科学家来说，量子力学是一套烹饪规则，产生有着惊人精度的正确概率。约翰·波尔金霍恩（John Polkinghorne）先前是一位物理学家后来成为一名牧师，他说：“普通的量子技工和普通的电机技工一样都不是哲学家。”
然而，某些物理学领域的深刻的思想家却奋力解决这些问题。例如，有几种方式解薛定谔的猫问题。首先，诺贝尔奖获得者尤金·魏格纳（Eugene Wigner）和其他人提倡“意识决定存在”。魏格纳（Wigner）曾经写道：“不考虑观察者的意识就不可能以完全一致的方式建立量子力学的定律……正是外部世界的研究得出人的意识是最高实在这个结论。”或者像一位诗人写的：“任何事情在经历之前都不能成为真的。”
但是如果我在进行观察，又是什么确定我在什么状态呢？这意味着必须有别的人观察我，使我的波函数消失。有时把这种状况叫做“魏格纳的朋友”。但是这也意味着必须有人观察魏格纳的朋友，以及魏格纳的朋友的朋友，等等。是不是有一个宇宙的意识在观察整个宇宙以确定整个朋友系列呢？
安德烈·林德（Andrei Linde）是一位固执地相信意识起中心作用的物理学家，他还是膨胀宇宙的奠基人之一。他说：
“对我这样一个人类的成员之一，在没有任何观察者的情况下，我不知道说宇宙是存在的有什么意义，宇宙和我们是一起的。当你说没有任何观察者的宇宙是存在的，我从中得不出任何意义。我不能想象一个不考虑意识的万物的一致理论。一个记录设备不能因为有人读记录设备上记录的东西而起到一个观察者的作用。为了让我们看到某事发生、彼此谈论某事发生，你需要有一个宇宙，你需要有一个记录设备，你还需要有我们……没有观察者，我们的宇宙是死的。”
根据林德（Linde）的哲学，恐龙化石在你看到它们之前并不实际存在。但是当你看到它们时，恐龙化石一跃而出，好像它们几十亿年前就存在了。（持这种观点的物理学家小心翼翼地指出这个描述在实验上是和几百万年前恐龙化石所在的世界一致的。）
（有些人不喜欢将意识引进物理学，他们说照相机可以观察一个电子，因此不需借助意识存在波函数就能消失。但是谁来说照相机是不是存在呢？需要另一个照相机来观察第一个照相机，使它的波函数消失。这样就需要第二个照相机来观察第一个照相机，第三个照相机来观察第二个照相机，如此等等。因此，引进照相机不能回答波函数怎样消失的问题。）
去相干
一个部分解决这些棘手的哲学问题的方法叫做“去相干”法，现在已在物理学家中间流行，它是德国物理学家迪特尔·策（Dieter Zeh）在 1970年首先提出的。他注意到在真实世界中不可能把猫与环境分开。猫不断地接触空气分子、盒子，甚至通过实验的宇宙射线。这些相互作用，不管它多么小都迅速影响到波函数：如果波函数受到极其微小的扰动，那么波函数就会突然分成不再相互作用的死猫或活猫的两个截然不同的波函数。他指出：只要和一个空气分子碰撞就足以使它消失，迫使死猫和活猫的波函数永久分开，彼此不再沟通。换句话说，甚至在你打开盒子之前猫就与空气分子接触了，因此猫就已经是死的或是活的了。
策（Zeh）进行了关键的以前被忽略了的观察：要想让猫既是死的又是活的，死猫的波函数必须与活猫的波函数完全同步地振动，叫做“相干性”。但是这在实验上是几乎不可能的。在实验室产生一致的相干物体振动是极其困难的。（实际上，由于外部世界的干扰要想让几个原子相干振动都十分困难。）在真实世界里物体和环境相互作用，与外部世界的微小相互作用都能干扰这两个波函数，使它们“去相干”，即不再同步和分离。一旦这两个波函数不再彼此同相振动，策（Zeh）指出这两个波函数就不再相互作用。
多个世界
去相干初听起来很满意，因为现在波函数的消失不需要通过意识，而是靠与外部世界的随机相互作用。但是这仍然没有解决困扰爱因斯坦的基本问题：自然界怎样“选择”波函数消失后进入什么状态呢？当一个空气分子打在猫身上，谁或什么决定猫的最后状态呢？关于这个问题，去相干理论只是说了这两个波函数分开了，不再相互作用了，但是没有回答原来的问题：猫是死的还是活的呢？换句话说，去相干使意识在量子力学中不再必要，但是没有解决困扰爱因斯坦的关键问题：自然怎样“选择”猫的最后状态呢？关于这个问题，去相干理论没有回答。
然而，去相干理论的自然扩展解决了这个问题，今天也得到物理学家的广泛承认。这第二个方法是惠勒的另一个学生休·埃费雷特（Hugh EverettⅢ）找到的。他讨论了猫在同一时间可能既死又活的概率，但是是在两个不同的宇宙中。当埃费雷特（Everett）的博士论文在1957年完成时，没有什么人注意到。然而，若干年后对“多世界”解释的兴趣开始增长。今天，对量子理论中的矛盾的兴趣像浪潮一般重新涌现出来。
在这个透彻的新的解释中，猫既是死的又是活的，因为宇宙分成了两个。在一个宇宙中猫是死的，在另一个宇宙中猫是活的。事实上，在每一个量子的结合点宇宙分成两半，宇宙分裂的过程绝不会停止。在这种情景下所有的宇宙都是可能的，每一个宇宙都像别的宇宙一样真实。生活在每个宇宙中的人都会说他们的宇宙是真正的，其他的宇宙是想象的或虚构的。这些平行宇宙不是短命的鬼的世界，每个宇宙都有实际的物体和具体的事件，像别的宇宙一样真实和客观。
这种解释的优点是我们可以丢掉第三个条件，即波函数的消失。波函数绝没有消失，它们只是连续在演化，永远分裂成其他的波函数。就好像在一棵不断分杈的树中，每一个分杈代表一个完整的宇宙。多世界理论的最大优点是它比哥本哈根的解释要简单：它不要求波函数消失。付出的代价是现在需要将宇宙不断地分成几百万个分支。（有些人觉得很难理解怎样跟踪所有这些增生扩散的宇宙。然而，薛定谔波动方程可以自动完成这件工作。只要简单地跟踪波动方程的演变，我们就能立刻发现波动的所有的大量的分支。）
如果这个解释是正确的，那么就在此时此刻，你的身体与处在生死搏斗的恐龙的波函数共存。与你所在房间中共存的是另一个世界的波函数，在这个世界里德国赢得了第二次世界大战，在这个世界里外星人在漫游、你却从未在这个世界里诞生过。《高处城堡中的人》和《黄昏地带》的人所在的世界也包括在存在于你的卧室的各种世界之中。关键在于我们不再能与他们互动，因为他们已经脱离了我们。
正如艾伦·古思说过：“存在一个埃尔维斯（Elvis）还活着的世界。”物理学家费兰克·维尔切克（Frank Wilczek）曾写道：“因为我们知道有无限多个与我们稍有不同的世界正过着与我们平行的生活，我们知道每时每刻都有更多的世界出现并将占据我们的各种可供选择的将来，这些想法萦绕在我们的心间，让我们备受折磨。”他说过，如果特洛伊的海伦（Helen）不是这样美丽绝伦的话，如果她的鼻子上长有一个丑陋的疣的话，希腊文明的历史，以至西方世界的历史就会改写。他说：“好，疣可以起因于通常由于暴露在太阳的紫外线下所触发的单个细胞的转变。”他接着说，“结论是：有很多很多的世界，在这些世界中特洛伊的海伦的鼻尖上没有长疣。”
我想起了奥拉夫·斯特普尔顿（Olaf Stapledon）经典科幻小说《星星制造者》（Star Maker）中的一段话：“每当一个生灵面对几种可能的行动路线时，它采取所有的行动路线，因此创造了很多截然不同的宇宙历史。因为在宇宙演化的每一个进程中有很多生灵，而每个生灵又经常面对很多可能的路径，所以所有这些路径的结合是数不清的，结果无限多个截然不同的宇宙从每一个暂时的序列的每一个时刻脱离出来。”
根据量子力学的解释，所有可能的世界都与我们共存，认识到这一点让我们感到头晕目眩。尽管为了到达其他的这些世界也许需要虫洞，但是这些量子世界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪，它们都和我们在一起。关键的问题是：如果这是真的，为什么我们看不见其他的这些世界充满我们的卧室呢？原因就是去相干：我们的波函数已经与其他的这些世界的波函数去相干（也就是说波动之间彼此不再同相）。我们不再与它们接触。这意味着即使是环境的轻微干扰也将阻止各种波函数彼此相互作用。（在第11章，我将提到这个规则的一个可能的例外，在这种例外的情况下，智能生命可以在各个量子世界之间旅行。）
这似乎不是太奇怪了吗？能让人相信这是可能的吗？诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）把多宇宙理论比做无线电。围绕我们周围有几百个不同的从遥远广播电台播出的无线电波。在任何给定的时刻，你的办公室、小汽车或卧室充满了这些无线电波。然而，打开收音机，你每次只能听一个频率，其他的那些频率已经去相干了，不再彼此同相。每个广播电台有不同的能量和不同的频率。结果，只能将收音机一次调到一个台。
同样，在我们的宇宙中我们已调到与我们宇宙相应的频率。但是有无限多个平行的宇宙与我们共存于同一个房间，尽管我们不能调到它们的频率。尽管这些世界看上去都很像，但每一个世界有不同的能量。因为每个世界由百万亿亿个原子构成，这意味着能量的差别会很大。因为这些波动的频率与它们的能量成正比（根据普朗克定律），这意味着每个世界的波以不同的频率振动，不再能相互作用。不管是什么意图和目的，各种各样的这些世界的波不发生相互作用或相互影响。
令人惊讶的是，科学家利用这个奇怪的观点可以重新推导出哥本哈根的结果，而不需要波函数消失这个条件。换句话说，所做的实验不管是用哥本哈根解释，还是用多世界解释都能得到完全同样的结果。玻尔的波函数“消失”在数学上等价于环境的干扰。也就是说，如果能有办法将猫与外围环境的每个原子或宇宙射线隔离开，薛定谔的猫就可以同时是死的和活的。当然，这实际上是不可能的。一旦猫与宇宙射线接触，死猫和活猫的波函数就不再相干，看起来就好像波函数消失了一样。
信息是存在的根本
由于人们对量子理论中的测量问题重新产生了极大的兴趣，惠勒成了量子物理的科学前辈，经常以他的声望出席众多的会议，对物理学中的意识问题入迷的新世纪的倡导者将他誉为领袖。（然而，他并不是总是对这样的参与感到高兴。有一次，他发现他与三位超心理学家被安排在同一个节目上，感到很丧气。他很快贴出一个声明，其中有这样一句话：“在有烟的地方就会有烟。”）
在经过 70 年对量子理论的矛盾思索之后，他是第一个承认不能得到所有答案的人。他总是对他的假设提出疑问。当有人问到量子力学中的测量问题时，他说：“我只是被这些问题搞得发疯了。我承认有时我百分之百地相信世界是想象中虚构的事。有时我又相信世界是不依赖我们存在的。然而，我完全赞成莱布尼茨（Leibniz）说的话：‘这个世界也许是一个幻觉，存在也许只是一个梦，但是这个梦或幻觉对我来说已足够真实了，如果很好地利用理智，我们就绝不会受它的欺骗。’”
今天，多世界和去相干理论得到物理学家的普遍赞同。但是，惠勒觉得麻烦的是它要求“太多的累赘”。他给予薛定谔的猫问题另一个玩笑般的解释。他把他的理论叫做：“它来自比特。”这是一个非正统的理论，出发点是假定信息是所有存在的根本。他声称：当我们看月亮、星系或一个原子时，它们的本质是储存在它们里面的信息。当宇宙观察它自己时这个信息展现出来。他画了一个圆圈，代表宇宙的历史。在宇宙开始的时候，由于被观察，它一跃而出。这意味着当宇宙的信息（“比特”）被观察后，宇宙物质出现。他把这个宇宙叫做“与人分享的宇宙”，即宇宙以我们适应它的方式也适应我们，也就是说我们的存在使得宇宙成为可能。（因为对于量子力学中的测量问题没有一个普遍的意见，很多物理学家对于信息是存在的根本的理论抱观望的态度。）
量子计算和心灵运输
这样的哲学讨论也许看上去是完全不切实际的，在我们的世界上没有任何实际应用。与多少天使能在大头针的钉帽上跳舞的争论不同的是，量子物理似乎是在争论一个电子能同时处在多少位置。
然而，这些不是象牙塔式的学院中的没有价值的空想。终有一天它们会有最实际的应用，能推动世界经济的发展。终有一天整个国家的财富将依赖薛定谔猫的奥妙。在那个时候，也许我们的计算机将在平行宇宙中计算。几乎我们所有计算机的基础结构都建立在硅晶体管的基础上。摩尔（Moore）定律说，每 18 个月计算机的能力增加一倍，因为我们能通过紫外辐射线在硅片上蚀刻越来越小的晶体管。尽管摩尔（Moore）定律使技术前景发生了革命，但不能永远继续下去。最高级的奔腾芯片一层有20个原子。在15至20年内，芯片的精度将达到每层5个原子。在这样难以想象的小距离上，我们不得不放弃牛顿力学，不得不采用以海森堡测不准原理为主导的量子力学。结果我们不再精确地知道电子在什么地方。这意味着当电子跑到绝缘体和半导体之外，而不是停留在它们之内时短路将会发生。
在将来，在硅片上进行蚀刻将达到一个极限。硅的时代将很快结束。也许它将引来一个量子时代。硅谷（Silicon Valley）的兴旺将不再存在。有一天我们也许不得不靠原子进行计算，需要引进新的计算体系结构。今天的计算机是根据二进制系统，即每个数不是0就是1.然而原子的旋转可以同时指向上、下或侧面。计算机的位数（0或1）可能被“区比特（qubit）”（0和1之间的任何数）代替，使量子计算比普通计算要强大得多。
例如，一台量子计算机有可能动摇国际安全的基础。今天，大银行、跨国公司和工业国将他们的秘密用计算机逻辑编成密码。很多密码是根据将一个巨大的数分解为因数。例如，普通计算机分解一个100位的数需要几百年。但是对于量子计算机来说，这样的计算就轻而易举。它们能够破解世界各个国家的密码。
量子计算机的基本工作原理如下：将一系列原子对齐，它们的旋转在磁场作用下指向一个方向。然后将一个激光束打到它们上面，这样当激光束从原子反射出去时，很多原子的旋转（方向）就翻倒了。通过测量反射的激光就可以记录光离开原子散射的复杂的数学运算。如果按照费曼的方法利用量子理论计算这个过程，必须将在所有可能方向旋转的原子的所有可能的位置加在一起。甚至一个简单的量子计算也需要几分之一秒的时间，在普通计算机上进行这样的计算，无论花费多少时间都几乎是不可能的。
在原则上，正如牛津大学的大卫·多伊克（David Deutch）强调的，这意味着当我们使用量子计算机时，我们不得不将所有可能的平行宇宙加在一起。尽管我们不能直接与这些平行宇宙接触，量子计算机可以利用在平行宇宙中的旋转状态来计算它们。（虽然在我们的卧室里我们不再与其他宇宙相干，但是量子计算机中的原子，由于结构决定，却是和谐一致地振动的。）
尽管量子计算机的潜力确实是令人惊愕的，然而实际面临的问题也是非常多的。目前在量子计算机中所用的原子数量的世界记录是7个原子。现在在量子计算机上最多只能做到3乘5等于15，几乎不能给人什么深刻的印象。即便是要想让量子计算机与一台普通的膝上型电脑匹敌，也需要几百个，也许几百万个原子相干振动。因为甚至与一个空气分子碰撞都可能使原子去相干，因此必须有极其清洁的条件将量子计算机的原子与环境隔离。（要建造一台计算速度超过现代计算机的量子计算机需要几十亿个原子，因此量子计算仍然是几十年后的事情。）
量子心灵运输
物理学家看似毫无用途的有关平行量子宇宙的讨论将最终会有另一个实际的应用：量子心灵运输。在《星际迷航》（Star Trek）科幻小说中使用的“运输机”和另一个穿越空间运送人员和设备的科幻计划，似乎是一个快速飞过遥远距离的不可思议的方法。但是难住科学家的是心灵运输似乎违背了测不准原理。对一个原子进行测量就扰乱了原子的状态，因此就不能进行精确的复制。
但是，1993年科学家在这个争论中发现一个论点，他们用了叫做量子“纠缠”的某物。这是根据1935年爱因斯坦和他的学生和同事内森·罗森（Nathan Rosen）及鲍里斯·波多尔斯基（Boris Podolsky）提出的一个古老的实验，目的是想指出量子理论是多么不切合实际。在该实验中，爆炸使两个电子沿相反方向飞开，以接近光的速度传播。因为电子能够像陀螺一样旋转，假定两个电子的旋转是有相互关系的，即一个电子的旋转轴向下，另一个电子旋转轴向上（这样总的旋转动量为零）。然而，在测量之前，我们不知道每个电子旋转的方向。
等了几年之后，现在两个电子相距几光年。如果我们现在测量一个电子的旋转，发现它的旋转轴指向上，那么我们就会立刻知道另一个电子的旋转轴向下（反之亦然）。事实上，发现电子旋转轴向上的事实就迫使另一个电子旋转轴向下。这意味着我们一下子就知道了几光年以外的电子的情况。（信息似乎跑得比光速还要快，显然违背了爱因斯坦的狭义相对论。）通过微妙的推理，爱因斯坦指出通过对这一对电子的成功测量就违反了测不准原理。更重要的，他指出量子力学比以前任何人想的要更离奇。
在那个时候以前，物理学家相信宇宙是局部的，即宇宙一部分的干扰只能从干扰源扩散到局部的地方。爱因斯坦指出量子力学基本上是非局部的，即从一个干扰源发出的干扰可以立即影响到宇宙的遥远部分。爱因斯坦把它叫做“远距离幽灵作用”，他认为这是荒谬的。因此爱因斯坦认为量子理论一定是错误的。
（量子力学的批评者可以解决爱因斯坦波多尔斯基罗森〔EPR〕矛盾，〔EPR，Einstein 2 Podolsky 2 Rosen〕他们认为，如果仪器十分灵敏的话，就能够真正确定电子的旋转方向。一个电子的旋转和位置的表观不确定性是虚构的，是由于测量仪器太粗糙造成的。他们引进一个叫做“隐藏变量”的概念，即一定有个隐藏的亚量子理论，根据这个新的隐藏变量不确定性就完全不存在了。）
1964年，物理学家约翰·贝尔（John Bell）将EPR和隐藏变量放入酸性实验，引起了一场剧烈的争论。他指出，如果我们进行EPR实验，在两个电子旋转之间就应该有大量的相互关系，取决于利用什么理论。如果怀疑论者所相信的隐藏变量是正确的，两个电子的旋转以一种方式相干。如果量子力学是正确的，这些旋转以另一种方式相干。换句话说，量子力学（所有现代原子物理的基础）的成立和失败将取决于这个实验。
但是实验最后证明爱因斯坦是错的。在20世纪80年代早期，法国的艾伦·阿斯佩克特（Alan Aspect）和他的同事用两个距离13米的检测器进行EPR实验，测量从钙原子发出的光子的旋转。在1997年，用两个距离11千米的检测器进行EPR实验。每一次都是量子理论赢。某种形式的知识确实传播得比光速快。（尽管爱因斯坦在 EPR 实验上是错的，但他在超光速通讯的重要问题上是对的。EPR 实验尽管让你立即知道星系另一侧的事情，它不允许你以这种方式发送消息。例如，你不能发送莫尔斯电码。事实上，“EPR传送器”只能发送随机信号，因为每次你测量旋转时，它们是随机的。EPR 实验使你能获取星系另一侧的信息，但不允许你传送有用的信息，即不是随机的信息。）
贝尔（Bell）喜欢利用一个名叫贝特尔斯曼（Bertelsman）的数学家来描述这个效应。这位数学家有个奇怪的习惯：每天按随机顺序一只脚穿绿袜子，另一只穿蓝袜子。如果你有一天看到他左脚穿蓝袜子，你就立刻知道另一只脚穿的是绿袜子，比光速还快。但是知道并不等于允许你以这种方式传递信息。显示信息不等同于发送信息。EPR 实验不意味着我们能够通过比光速还快的心灵感应或时间旅行来传递信息。但它确实意味着不能将我们与宇宙整体完全分开。
然而，它迫使我们对我们的宇宙持有不同的看法。在我们身体里的每一个原子和几光年距离以外的原子有一种宇宙“纠缠”。因为所有的物质来源于一次大爆炸，在某种意义上我们身体的原子与宇宙另一侧的某些原子最初在某种类型的宇宙量子网络中是连接在一起的。纠缠在一起的粒子有些像通过脐带（它们的波函数）连接的双胞胎，脐带或它们的波函数可以跨越几个光年。一个成员发生的事情自动影响到另一个成员，因此涉及一个粒子的知识可以立刻在另一个粒子中显示。纠缠在一起的一对物体的行为就好像是单个物体一样，尽管它们离开的距离可能很大。（更精确地说，因为大爆炸中粒子的波函数是曾经连在一起和相干的，大爆炸后几十亿年它们的波函数也许仍然部分地连在一起，结果一部分波函数中的干扰会影响远距离的另一部分波函数。）
1993年，科学家提出将EPR纠缠概念作为量子心灵传输的机理。在1997和 1998 年，美国加利福尼亚理工学院、丹麦奥尔胡斯大学、英国威尔士大学的科学家做了首次量子心灵传输的演示，演示一个光子跨过一个桌面进行心灵传输。这个小组的一个成员，威尔士大学的塞缪尔·布劳施泰恩（Samuel Braunstein）将纠缠的一对光子比做情人，他们心照不宣，即使离得很远也能心有灵犀一点通。
（量子心灵传输实验需要三个物体，叫做A、B和C。令B和C为纠缠在一起的双胞胎。尽管B和C可以离得很远，它们仍然彼此纠缠。现在让B走过来接触A，A是要心灵传输的物体。B“扫描”A，即A中包含的信息传给B。这个信息然后自动传给双胞胎C。这样，C成了A的精确的复制品。）
量子心灵传输移动得很快。2003年，瑞士日内瓦大学的科学家做到了通过光纤电缆使光子心灵传输的距离达到1 1 2英里（1 1 93千米）。在一个实验室中波长为11 3毫米的光的光子与通过长光缆连接的另一个实验室中不同波长（波长 1 1 55 毫米）的光的光子进行心灵传输。这个项目的一位物理学家尼古拉斯·吉西奥（Nicolas Gisin）说：“也许在我有生之年能够看到像分子这样的较大的物体能够进行心灵传输，但是真正大的物体不能用可预测的技术进行心灵传输。”
另一个巨大的突破是在 2004 年完成的，那时国家标准和技术研究所的科学家不只是心灵传输一个光量子，而是传输整个原子。他们成功地纠缠了三个铍原子，并能够将一个原子的特性传输给另一个原子，这是一个重大的成就。
量子心灵传输的潜在实际应用是巨大的。然而，应该指出的是量子心灵传输还存在几个问题。首先，在心灵传输过程中原来的物体被破坏了，因此你不能做被传输物体的复制品。只有一个复制是可能的。第二，物体传输的速度不可能比光速还快。即便是心灵传输，相对论仍然成立。（物体 A 到物体C的心灵传输需要通过中间物体B连接两者，结果传输比光速慢。）第三，大概量子传输最重要的限制与量子计算面临的问题相同：涉及的物体必须是相干的。环境的轻微干扰将破坏量子传输。但是可以相信在 21 世纪内有可能开始传输第一个病毒。
人类心灵传输可能引起其他问题。布劳施泰恩（Braunstein）评论说：“现在关键的问题是涉及的信息量太大。即便是我们目前能够想象的最好的通讯渠道要传输所有的信息需要宇宙年龄那么长的时间。”
宇宙的波函数
当我们不只是将量子力学用于单个光子，也用于整个宇宙时，也许量子理论的最终实现将会到来。斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）被薛定谔的猫问题困扰了很久，他说：“我一听到猫，就想伸手掏枪。”他提出了他自己对这个问题的解决方案，找到一个整个宇宙的波函数。如果整个宇宙是波函数的一部分，那么就没有必要一定要有一个观察者（他必须存在于宇宙之外）。
在量子理论中，每个粒子都与一个波相连。这个波又反过来告诉我们在任何一点找到粒子的概率。然而，宇宙在它很年轻的时候比一个亚原子的粒子还小。因此，也许宇宙本身有一个波函数。因为电子可以同时处于很多状态，又因为宇宙曾经比一个电子还小，所以也许宇宙也同时存在很多由超级波函数描述的状态。
这是多世界理论的一个变种。它不需要调用能够一瞬间观察整个宇宙的观察者。但是霍金的波函数与薛定谔的波函数完全不同。在薛定谔的波函数中，空间时间中的每一点都有一个波函数。在霍金波函数中，每一个宇宙有一个波。薛定谔的波函数描述电子的所有可能的状态，霍金引进的波函数代表宇宙的所有可能的状态。在普通的量子力学中，电子存在于普通的空间中。然而，在宇宙的波函数中，波函数存在于“超空间”中，即存在于惠勒引进的所有可能的宇宙空间中。
这个主要的波函数（所有波函数之母）不服从薛定谔方程（它只对单个电子成立），而是服从惠勒德威特方程（它对所有可能的宇宙成立）。在 20世纪 90 年代早期，霍金写道：他能够部分解他的宇宙波函数，并指出最可能存在的宇宙是宇宙常数为零的宇宙。这篇文章引起相当多的争论，因为它依赖于所有可能宇宙的总和。霍金计算所有宇宙的总和时包括了连接我们的宇宙和所有可能的宇宙的虫洞。（想象漂浮在空气中的无限大的肥皂泡的海洋，这些肥皂泡全都用细丝或虫洞连接，然后将所有肥皂泡加在一起。）
最后，人们对霍金的雄心勃勃的方法产生了怀疑。有人指出，将所有可能的宇宙求和，在数学上是不可靠的，至少在得出指导我们的“万物理论”之前是这样。批评家争论说：在万物理论产生之前，人们不能真正相信有关时间机器、虫洞、瞬间大爆炸和宇宙波函数的任何计算。
然而，今天有很多物理学家相信：我们已经最终发现了万物理论，尽管还不是最终的形式。这个万物理论就是弦理论或M理论。这个理论能让我们像爱因斯坦相信的那样“解读上帝的心思”吗？