编者按：“一些物理学家提出的大胆质疑如今已经得到了确认：那就是，我们所以为的现实世界，其实不过是我们对现实世界的印象（信息）而已。这一认识将改变一切！它不仅使得‘无限小’的概念终于变得可以理解，而且要求我们从信息学的角度来对时间、空间及物质等概念重新加以诠释。现实？抑或错幻的信息？”

——欧洲《新发现》（SCIENCE&VIE）科学杂志（中文版）

世界真的存在吗？

一个世纪以来，物理学家们一直在思考这个问题：支配着“无限小”的规律似乎难以理解。然而，如果我们承认量子现实只是一种错觉的话，那么一切就清楚了！这一认识将掀起一场全面的革命。

“我们应该修改物理学教材了！”2005年8月，在德国康斯坦茨湖畔一所大学最高建筑的顶楼，美国物理学家克里斯托弗·福熙（Christopher Fuch）用这样一个大胆的提议作为其组织的系列研讨会开场白。康斯坦茨大学出资邀请了50多位美国、加拿大、英国以及意大利、法国和澳大利亚的理论学家和哲学家来参加这个为期一周的会议。他们都是微观物质运动规律研究领域的顶尖专家。其中的一些学者极具威望，但他们也毫不犹豫地推翻了自己曾经持有的观点。作为门外汉，我们无法深入理解研讨会期间专家们彻夜争论的深奥数学问题。不过，他们的讨论都是围绕着这样一个观点展开的：物理学为我们描绘的世界也许并不是真实的物质世界，而很可能只是一个巨大的幻象！

这让我们一下子坠入了云雾之中。在我们一贯的观念中，物理学的目的，正如字典里所清晰定义的那样，不就是“研究物质的属性”吗？物理学家们的确是通过对如同康斯坦茨湖畔的石头一般真实存在的物体的考察和研究，才得以提出了现有的物理学理论。那么凭什么说物理学描绘的只是一个幻象呢？很简单，这是因为物理学家们在抽丝剥茧般梳理“客观现实”这块织物的“纤维”时，令其支离破碎了。而物理学的本义，也因此突然变得支离破碎了。

这种观点最早是在20世纪初提出的，当时物理学家们刚刚能够深入探寻我们这个物质世界的奥妙。他们为自己的发现感到惊奇。在此之前，人们已经习惯性地认为，物体要么是波动，就像海面上荡漾的波浪；要么是在时空中运动着的粒子，就像绿色球台上滚动着的台球。然而，物理学家们进行了更加深入的考察后发现，光、原子或电子的运动似乎并非如此。比如，在某些条件下，通常被看作波动的光却会像粒子一样的运动；同样，通常被当作粒子的电子有时则会像波一样运动！

还物理学一个真相

短短几年间，理论学家们在创造概念方面作出了史无前例的努力，他们以纯经验论的方式渐渐构造起了一个数学大厦，用以描绘种种“令人难以置信”的物质运动。就这样，量子力学在1925年正式诞生了，从此不可动摇。但是，要承认量子力学，就意味着必须抛弃海浪和台球，而承认物体——包括电子、原子、分子以至石头——都是由一个极其复杂的代数概念（即“希尔伯特Hilbert空间的态矢量”）组成的。这也意味着还必须接受一套支配物体演化的新规则，使物体之间能以超越空间和时间的方式发生联系，并同时具有几种不同的态，而当人们对它们进行观察时又会根据某些非常精确的概率法则任意缩减为一个单一态。物理学家们不得不接受这些如此“离奇”的概念。因为，据说，这个奇异的量子世界正是我们所身处的世界这一理论从来没有受到怀疑；而且这一理论确实也曾成功地预言了各种化学元素的属性、激光和电子芯片的特性、DNA的稳定性甚至核反应的“爆炸性”。尽管康斯坦茨湖中的鹅卵石看起来似乎并未表现出这些奇异的特性（这些特性只在微观系统能够观察到），但量子力学的使命确实就是描述围绕在我们身边以及构成我们的物质的内部运动。

而在这里，我们显然看到了一个大问题！量子力学作为物理学领域中描述物质最深刻的理论，为什么它距离我们的传统观念如此遥远？为什么这一学说最基本的理论都如此难以理解？现实真的是如此超出我们的想象吗？30年来，每年都要举行一些大型的国际学术研讨会，目的是通过对目前掌握的十几条线索进行分析，再现能与当代物理学研究数据相一致的真实世界的面貌。然而问题的关键在于，每一种对于世界的“现实的”诠释看上去都那么超现实！最著名的一种诠释是1957年美国物理学家休·艾福雷特（Hugh Everett）提出的：针对“为什么量子物体能同时具备多态，但在人们对其加以测量时又缩减为单一态”这一问题，艾福雷特解释说，其他所有的态确实存在，只不过它们存在于平行世界中。而在克里斯托弗·福熙看来，这些研究工作都误入了歧途：“我们的任务并不是要为了证明量子理论的意义，而是去额外的制造更多的结构、更多的定义和更多像科幻一般的假设。我们的任务恰恰是要将这一切统统抛弃、重新从零开始。然而，要做到这一点，我认为就必须把目光投向量子信息学理论的著作、技术和含义。”

一片肥沃的土壤

信息：是的！信息在这里意味着什么？这个概念难以准确定义，但大家从直觉上都知道它到底是怎么一回事：在信息学上，信息就是对能够被按照0和1二进制数字进行编码的事件的认知要素。乍看起来，它与量子力学好像没什么关系。不过，在20世纪80年代中期，物理学家们发现，量子法则使人们可以用一种全新的方式处理信息。量子法则实现了两个物体之间的长程关联，这实际上可以被看成一种新的联系渠道，使得人们能够实现信息在两地之间的遥距传输、保障机密信息的安全或同时进行大规模的并行计算。在这些美好前景的吸引下，理论学家和实验学家们便创立了一套新的语言，开拓了物理学的一片充满了活力的新领域——“量子信息学”。

然而惊喜并不止于此。从20世纪80年代末开始，出现了这样一种思考：既然我们可以用量子力学来处理信息，那么可不可以反过来，用信息去理解量子力学呢？可不可以不把量子信息学当作量子力学理论的一种运用，而将其视为这一理论的基础呢？这正是科学家们在康斯坦茨大学会议上争论的核心问题：量子力学所揭示的到底是物体本身还是我们所知的关于物体的信息？也许“希尔伯特空间态矢量”所表现的并非光子、分子或石头这些物体本身，而是我们所拥有的关于这些物体的信息。如果确实如此，那不蒂于对物理学理论的一个彻底颠覆！

粗看之下，这一观点似乎没什么特别，甚至还有些落后：显然，我们只能通过我们贫乏可怜的感知能力获得的信息去了解这个世界：从德谟克利特到康德，哲学家们早就告诉过我们，有一块看不到扯不破的纱幕将我们和现实世界隔开。但如果进一步参考尼尔斯·玻尔、埃尔温·薛定谔以及沃尔夫冈·泡利等现代物理学奠基者的思想，我们就会发现这一观点极其适合诠释量子力学。这是因为，信息具有与物质完全不同的属性：与鹅卵石相反，信息没有空间和时间的位置，因而我们可以任意的复制它、分享它、总结它、删除它。那些离奇的量子现象，我们一直以为它们是物质的属性；但如果我们从信息的角度对这些现象逐一加以重新考察，就会发现它们再正常不过了。

比如，为什么一个系统能同时存在于好几种状态之中？很简单，这是因为我们已知的信息尚不足以准确的告诉我们它到底处于何种状态。为什么对该系统进行测量，就能使其一下子缩减为单一态？这是因为这种测量使我们获得了新的信息，加深了对该系统的认识。为什么两个系统之间可以发生超时空的关联？这是因为这两个系统之间存在着共同点，我们从一个系统获得的信息可以立刻让我们了解另一个系统。量子世界里为什么会有偶然的存在？这是因为我们缺乏必要的信息，无法对一些问题作出回答，所以不得不将其划归偶然的范畴。为什么能量不是连续的而是量子化的？这是因为它和信息本身的量子化是对称的，量子化的信息缩减为一些二进制的答案：是或否、0或1。简而言之，正如奥地利物理学家安东·柴林格在几年前曾解释过的那样：“如果我们遵循这样一个原则：即量子力学的基础概念就是信息，那么我们就能够很自然的理解量子现象。”这样一来，量子现象就变得合乎我们的常识了。

两年来，这一思想不断的得到