本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
維也納——在過去幾天裡，我參加了一個引人入勝的會議，探討了愛因斯坦的一個古老觀點，這個觀點在幾十年裡基本上被忽視了：量子力學不是現實的根本層面，而僅僅是對更深層次事物的模糊一瞥。烏得勒支大學的傑拉德· '特·胡夫特是這一觀點的 ведущий 倡導者，他因幫助構建粒子物理學的標準模型而分享了 1999 年諾貝爾物理學獎（有傳言稱，明天將頒發另一個諾貝爾獎）。我和他一邊享用牛肉燉湯和玉米粥午餐，一邊聊天，我想你會對他的話感興趣。
‘特·胡夫特認為，量子力學中臭名昭著的隨機性只是一個表象。在表象之下，世界遵循完全合理的規則。在他擺弄過的模型中，這些規則支配著比粒子更基本的構建塊。只有當你能夠放大到所謂的普朗克尺度時，你才能看到它們，根據許多現代理論，普朗克尺度是自然界中最小的有意義的距離。
支援這種方法的一個理由是，遙遠的粒子可以以協調一致的方式行動，如果你認為它們是純粹隨機的，你就不會期望這樣。然而，更深層次的想法卻問題重重。在 20 世紀 60 年代，愛爾蘭物理學家約翰·貝爾表明，粒子之間協調的程度過於精確，任何更深層次的物理學都無法解釋。貝爾認為，粒子需要積極地相互通訊，而 ‘特·胡夫特的模型不允許這樣做。
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當我八年前第一次與 ‘特·胡夫特就一篇文章聊天時，他告訴我他不確定如何規避貝爾的推理。從那時起，他試圖跳過一個被稱為超決定論的漏洞。這是一個奇怪且令人不安的想法。據我所知，只有另外三個人支援它，特別是北歐理論物理研究所的薩賓娜·霍森菲爾德，她上週在部落格中發表了她的觀點。
更嚴謹的說法是，物理學家永遠無法進行完全受控的實驗，因為他們選擇的實驗設定並非嚴格獨立於產生粒子的過程。即使實驗者（通常稱為愛麗絲和鮑勃）住在地球上，而粒子來自數十億光年外的類星體，它們在宇宙早期也擁有共同的過去。它們微妙的相互依賴性造成了選擇偏差，誤導物理學家認為，當事實上可以解釋時，沒有更深層次的物理學可以解釋粒子協調。
戲劇化的版本是，自由意志是一種幻覺。實際上更糟。即使是普通的決定論——沒有“超”——也會顛覆我們的自由意志感。透過物理定律，你可以追溯你的每一個選擇，直到時間之初的物質排列。超決定論增加了一個致命的轉折。不僅你所做的一切都是預先註定的，宇宙還會伸入你的大腦，阻止你進行會揭示其真實本質的實驗。宇宙不僅是預先設定好的。它還是預先設定好來愚弄你的。作為一種陰謀論，這讓羅斯威爾和錫安修道會都黯然失色。
也就是說，一個人的陰謀是另一個人的物理定律。世界上很多事情乍一看似乎是陰謀，但實際上是既定原則的結果。月球自轉的速率與其繞地球公轉的速率完全相同（因此始終以同一面朝向我們，或幾乎如此）這一事實，不是陰謀集團的傑作，而是角動量守恆等定律的結果。在會議的開幕小組討論中，‘特·胡夫特推測，一些新的物理定律可能會協調粒子的屬性與人類的測量選擇：“今天看起來像是陰謀的東西，可能是由於我們今天尚不瞭解的守恆定律……在發現它是數學上的必然性之前，這令人難以置信。”
以下是我們午餐聊天記錄的節選。
GM： 量子力學有什麼問題？
GtH： 如果我們沒有量子引力問題和一些其他非常深刻的基本問題，那麼量子力學就目前而言將是完美的。我想了解當我們追求更高能量時，標準模型會發生什麼，我想了解量子力學是關於什麼的，我想了解引力是如何運作的。懷疑是，答案可能會作為一個整體出現。你不能只解決一個問題而不觸及其他問題；它們可能是相關的。也許你必須一舉解決所有問題。如果是這樣，那麼你將面臨一場漫長的戰鬥，因為這將非常困難。
GM： 你能描述一下你的理論嗎？
GtH： 該理論是，在量子力學之下存在著某種經典的東西，它遵循完全經典的自然規律——經典，意味著它看起來像求解經典的行星系統或檯球，或任何大規模的東西——除了普通的經典理論是基於實數之外。我不排除實數作為經典理論的良好基礎，但我也在考慮其他選擇，例如整數，甚至更好的是，形成有限集的數字。我認為我在最終理論的各個層面都需要有限性。
GM： 這是受普朗克離散性的啟發嗎？
GtH： 是的。在普朗克尺度上，你很可能只處理布林變數和整數，因為黑洞的全息原理似乎告訴我們——黑洞視界上的資訊量實際上是有限的。
GM： 昨晚，你給出了一個你潛在的經典模型的例子，它幾乎像一個棋盤。
GtH： 這只是一個問題的例子，這個問題是一個完全經典的問題，答案是一個完全經典的答案，但獲得答案的方法是使用量子力學。量子力學只是一種工具——而且是一種極其有用的工具。這就是我認為必須看待量子力學的方式。
當我考慮一個經典理論時，我給它一個量子波函式只是因為我使用量子力學作為工具，當我進行測量時，該波函式會自動坍縮。當你進行薛定諤的貓實驗時，貓的結果將是活著或死亡，但絕不會介於兩者之間。
GM： 所以，從這個意義上說，疊加是一種心理構建，而真實世界實際上並沒有這種東西。我們透過選擇量子力學這種方便的工具來為我們進行統計而製造了一個問題。
GtH： 是的，沒有疊加。唯一的疊加存在於我們描述正在發生的事情的方式中。這是有充分理由的：我們可以進行變換，這樣我們可以將真空描述為單一狀態。實際上，真空可能是一種非常複雜的、波動模式。如果你進行疊加，你可以使單一狀態看起來像真空。
GM： 我對你給出的關於如何從經典系統中獲得明顯的量子行為的例子印象深刻。你認為我們的宇宙是否受極其簡單的定律支配，然後因為自由度太多而變得複雜？
GtH： 嗯，這是希望。不能保證它是真的。自然規律似乎是如此普遍，具有如此強烈的內在邏輯，也許最終的規律非常簡單明瞭。
GM： 你認為非常簡單的定律應該是局域定律嗎？
GtH： 基本上是的。我認為局域性將是一個 essential 成分。你必須理解為什麼這裡發生的事情獨立於那裡發生的事情。如果你不假設這樣的事情，那麼就更難理解自然規律是如何運作的。那麼自然的簿記系統似乎又變得複雜了。我想要一個簿記系統，它告訴你這裡發生的事情只取決於這裡的一些資訊。
GM： 除了局域性，還有哪些基本原則是至關重要的？
GtH： 嗯，因果關係——因果之間存在嚴格的分離。我想要一個理論，在這個理論中，發生的一切都有原因。原子的衰變是由確定性定律引起的。今天，我們只知道它的統計規律，但最終你應該能夠指出一個明確的原因：這就是原子今天衰變的原因。它的環境中發生了什麼事情。
GM： 通常，我們認為貝爾定理會排除經典模型。那麼，我們如何克服這個問題呢？
GtH： 是的，這不容易。我沒有完整的答案，因為無論我想到什麼答案，我總是第一個批評。我今天能想到的唯一答案是，到處都存在相關性，大概是因為整個宇宙都始於一個大爆炸。我們宇宙中的每個人都有共同的過去，因此他們是相關的。類星體發出的光子與另一個類星體發出的光子相關。認為這些類星體是獨立的，這是不真實的。
這可能是貝爾的答案。你可以做這個練習。你可以詢問一個發射光子的源以及愛麗絲和鮑勃的祖先。當源發射光子時，愛麗絲和鮑勃尚未出生。它們彼此相隔許多光年。那些祖先——他們體內的原子——最終導致愛麗絲和鮑勃做出他們的決定。這些原子與源的原子相關。一切都與一切相關——不是一點點，而是非常非常強烈。
GM： 你見過約翰·貝爾嗎？
GtH： 我想那是在 80 年代初。我提出了一個問題：假設愛麗絲和鮑勃的決定也必須被視為不是來自自由意志，而是由理論中的一切決定的。約翰說，嗯，你知道，我必須排除這一點。如果可能，那麼我所說的就不適用。我說，愛麗絲和鮑勃是出於某種原因做出決定的。原因是存在於他們的過去，並且必須包含在圖中。
但是大多數物理學家拒絕將此視為一個 essential 元素，我非常理解為什麼。一旦你有了物理理論，它就會根據愛麗絲和鮑勃決定測量的東西來告訴你物理測量的結果。如果他們測量這個或他們測量那個，我們的理論應該告訴我們他們將看到什麼。我們的理論不應該關心為什麼愛麗絲和鮑勃會做出這個或那個測量。這對於今天的物理學來說是非常自然的。但是那樣你就無法回答量子力學是什麼的問題。你必須意識到，愛麗絲和鮑勃並非出於自由意志做出那個決定。自由意志實際上嵌入在他們大腦中原子的複雜性中。世界是如此複雜，以至於沒有人可以預測他們的決定是什麼，但是，無論他們的決定是什麼，它們都將是自然規律的結果。
GM： 大多數人可以接受我們的實驗決定是確定的，但是決定它們的自由度通常被認為是獨立於我們正在研究的系統的自由度的。
GtH： 那麼你不僅會陷入貝爾不等式，而且更普遍地會陷入整個量子現實圖景。因此，我認為你必須假設鮑勃做出決定不是出於自由意志，而是透過一些預先確定的相關性。
在量子物理學中，存在反事實測量的概念。你測量如果我以這種方式放置偏振器會發生什麼，然後你問，如果我以那種方式放置偏振器會發生什麼？在我看來，這基本上是非法的。你只能測量一件事。
GM： 你目前的研究方向是什麼？
GtH： 首先，我正在寫下東西。我發現的是，當我寫下東西時，它迫使我對事情的思考比過去更深入，並且我獲得了新的想法。我腦海中的東西聽起來非常簡單，但是當你嘗試將它們寫下來時，它們會變得更加複雜，並迫使我思考它們。
現在，我從事兩個專案。一個是量子力學；另一個是量子引力。共形對稱性[對絕對尺度不敏感]對於量子引力來說是一種比人們通常認為的更重要的對稱性。因此，我正在嘗試將共形對稱性構建到量子引力理論中，並且在這樣做時，我暫時會忘記量子力學問題。我們今天有尺度的原因是共形對稱性被自發地破壞了。這就是為什麼原子有大小，時鐘有滴答率。
例如，宇宙一定經歷過一段暴脹時期——那是一段共形對稱性運作非常非常好的時期。宇宙看起來就像它處於一種在一段時間內具有共形對稱性的模式中。我們如何以適當的方式將其嵌入到我們對自然的其餘理解中？
GM： 作為一名學生，你學習了量子力學的完整數學機制以及與之相關的通常解釋。是什麼原因讓你個人開始質疑這一點？這麼多學生不質疑這一點。
GtH： 我一直都在問問題。我一直在問的問題之一是：我們做的事情對嗎？我做的事情對嗎？我讀的書，它們是正確的嗎？也許我在某些基本方面是錯誤的。我知道我並不完全正確，因為我還沒有得到正確的理論。但我會繼續提問。