先简单介绍一下薛定谔。

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger 1887年出生于维也纳，但是祖上来自于德国的巴伐利亚。这孩子自小天资过人，兴趣非常广泛。早年学的是化学，后来又学过多年的绘画和植物学。同时也对文学着迷，深深为德国诗歌的美所陶醉。

他对物理学的兴趣开始于他在维也纳大学求学的时候，而他对理论物理学的最辉煌的贡献，是在苏黎世大学作出的。1926年，在短短的几个月时间里，他发表了一系列论文，建立了量子力学中著名的薛定谔波方程。因为这一贡献，他在1933年与英国的笛拉克 (Paul Adrien Maurice Dirac) 分享了诺贝尔奖。两年之后，他在和爱因斯坦的讨论中提出“薛定谔的猫“理想实验。

其实他对生物学也有不小的贡献，只不过被他在物理学中的卓越成就所掩盖罢了。1944年，他把他在都柏林三一学院高等研究所的讲义汇总整理，出了一本叫《生命是什么》的书，首次提出遗传物质就是生物体内的某个分子, 即所谓“非周期性晶体“ (aperiodic crystal)。多少受这本书的启发，华森 (James Watson) 和克立克 (Francis Crick) 在10年以后发现遗传物－DNA的双螺旋结构。

和很多杰出科学家（例如同时代的爱因斯坦，朗之万，以及现在的杨振宁：）一样，老薛好色。他同时公开和两个女人，妻子 (Anne) 和情人(Hilde March, 助手 Arthur March 的老婆) 同居，这种惊世骇俗的行为在当时很多人眼里是不能接受的。50年代在都柏林期间又和自己的学生有绯闻，还使两个爱尔兰妇女怀了他的种。他的男女关系实在太乱，他和他的几个情妇的那些事他老婆都知道。他是他助手的老婆的情人，而他老婆又是他朋友的情人。唉，不多说了。如果他的私生活降低了他在你心中的位置，那可不是我的初衷：）

1961年，伟大的老薛73岁的时候死于维也纳。死后月球上的一个大陷坑以他的名字命名，也算是不朽了。

言归正传。

微观世界里有很多常人难以理解的现象，比方说一个原子或亚原子的粒子，可以在不同的地方同时出现，这些都归纳在以上提到的量子力学中著名的薛定谔方程里。如果有人问你你昨天午夜12点在哪里，你如果回答说你在中国也在美国，人家非以为你有神经病不可。可是你如果问电子等微观粒子类似的问题，这样的回答是很正常的。宏观世界也是由微观粒子构成的，按理说这种叠加态（superposition）现象也应该在宏观世界里出现，就象有名的“薛定谔的猫“理想实验表明的那样 （下图）：



一只猫和一个毒气罐被关在一个笼子里，除非把笼子打开，外面的人无法观察到笼子里面的状况。笼子外面有个放射性源，通过一个盖革计数器控制笼子里面毒气罐的开关。放射性源里的原子核一旦衰变，就会触发盖革计数器，导致笼子里面毒气罐的开关打开，释放足够把猫杀死的毒气。

很明显，这个实验里有以下的对等关系：

不衰变=>活猫
衰变=>死猫

前面说过，原子或亚原子的粒子存在叠加态，所以上述放射性源里的原子核可以同时处于衰变和不衰变状态，由此推论，笼子里面薛定谔的猫也同时处在亦生亦死的状态！

妈呀，老薛这只猫成了脚踏阴阳两界的怪物了！

可是我们知道，一旦观察者把笼子打开，他能发现的猫的状态只能有一种－非生即死。

关于这个问题，著名的瑞典物理学家尼尔斯波尔(Niels Bohr) 和德国的海森堡（Werner Heisenberg，发现著名的测不准原理）提出哥本哈根诠释（Copenhagen Interpretation)：宏观世界也存在叠加态，只不过当观察者试图观察的时候，波函数立刻坍缩（collapse），只剩下一种状态。 这就好比说，你没有注意我的时候，我有三张脸：哭脸，笑脸，二皮脸。可是当你看我的时候，我就剩一张脸，或哭，或笑，或二皮。 不过这一解释不够完整，就是对“观察“和“坍缩“缺乏精确的数学描述，显得好象太武断。
还有，哥本哈根诠释给观察者特殊的地位，并没有把它看做量子系统的一部分。

1957年，普林斯顿大学刚刚拿到博士学位的年轻的物理学家Hugh Everett 把它学位论文的主要部分正式发表，第一次提出多世界理论 (Many-world Theory)，作为宏观叠加态的另一种解释。因为这个理论太玄了，论文发表了好几年基本上还无人问津。极度失望之下，他离开学术界，在国防部找了份保密性很强的技术性工作，后来又开了自己的公司。虽然在后来的岗位上也多有建树，生意做得也很成功，可是不被理论物理学界接受的事实总让他耿耿于怀。他导师John Wheeler 是个物理大家，是玻尔的学生，对他也不错。有一次Wheeler把他带到哥本哈根见师祖玻尔，老头子楞是不给面子，根本不给他讨论多世界理论的机会。Everett后来也算是腰缠万贯，可是心里还是觉得不得志，1982年，在51岁上就得心脏病，猝然离世。

多世界理论认为，宏观世界的叠加态其实并不因为观察者的出现而消失。每个状态都存在，只是各自遁入不同的世界。同时观察者也被分开，每个分身跟随着被观察者的一个状态进入同一世界。可以想象，在不同的世界里，不同的分身观察到被观察者的一种状态。可是由于不同的世界之间不能交流，观察者只能意识到被观察者的一种存在状态。多世界理论并不给观察者特殊的地位，而是把观察者本身作为量子系统的一部分。说白了，他只是个自动记录实验结果的装置。

举个扑克牌的例子 （下图）：



把一张扑克牌竖起，让它自然倒下，结果会有两种可能性：或者正面朝上，或者反面朝上。每做一次，你看到的结果只是两种可能性中的一种－不是正面朝上，就是正面朝下。可是Everett说，其实两种结果－正面朝上和朝下都同时发生了，只不过它们各自存在于不同的，相互不能交流的世界，所以你只看到两种可能性中的一种。

同样如果你让一张扑克牌连续倒下四次，会有2x2x2x2=16种结果。其中正面两次朝上，两次朝下的可能性最大，而四次正面都朝是或者朝下的可能性最小。同样，这样倒下四次，我们看到的只是这16种可能性中的一种。可是根据Everett的理论，这16种结果都同时发生了，只是它们各自存在于不同世界里。

嘿嘿，反正如果量子理论是对的，宏观世界叠加态的问题就应该有个合理的解释。多世界理论听起来是很玄，可是哥本哈根解释也不能令人信服。看来爱因斯坦对量子理论的质疑是有道理的，它起码不是个完整的学说。可是从牛顿力学，到爱因斯坦相对论，到量子力学，再到弦学说，在大统一理论建立之前，又有哪个理论是完整的，能解释一切的呢？

*图片出自2007年7月5日刊的Nature杂志和互联网