夸克与美洲豹 作者:[美]盖尔曼-第20章
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修剪树枝可以代替通常所说的“波函数的塌陷”（collapse ofthe wavefunction），后者是量子力学的一种传统解释。这两种描述在数学上并非不相关，但“塌陷”似乎常常被说成是量子力学里的一个特殊神秘的现象。但修剪说则只是承认在一组脱散的可选择对象中，一个或另一个发生了。这很常见，不令人惊奇。我可以举例说明。我留在家里，根本没去巴黎，那么，所有与我打算去巴黎的历史分枝，都被排除，它们的概率现在都是零，而不管它们以前是怎么样。在 讨论所谓塌陷问题时弄不清楚的地方，即使修剪了有关量子事件的测量，也仍然弄不清楚，它仍然是在脱散的可供选择事件间一个通常的判断。量子事件只能在准经典领域里被检测到。这种情形正是经典概率的一种，就好像掷骰子或扔钱币一样，当结果出来以后，概率就改变为1 和0。准经典领域承认相当稳定记录结果的可能性；在一种准经典链（每个记录和前面的一个记录近乎确定地一致的链）里，记录可以放大或再三复制。一个量子事件一旦与经典领域相关（创造一种测量情境），在一给定历史分枝中，一个特定的结果就变成了事实。自我意识和自由意志
既然意识的问题曾经被提出来了，那就让我们离开一下主题，专门谈一下意识问题。比起人类的近亲大猿猴，人脑的前部要向前凸出很多。神经生物学家们曾经发现，前额突出的部分似乎与自我意识、目的和动机有关，而人类的前额有特别充分的发展。
把人类思想许多有类似过程的部分连结到一起，意识或注意似乎涉及到一个序列的过程，一种聚光灯似的东西可以把一种想法或敏感输入，迅速而又连贯地转变为另一种。当我们相信我们立刻注意到许多不同的事情时，我们可能真的用了一个聚光灯先后照亮我们周围被注意的不同物体。那些有类似过程的各部分，它们对意识的可接近性彼此不同，因此人类某些行为的根源，埋在思想的夹层里，很难成为自觉的意识。尽管如此，我们还是说：意见和行动在相当程度上是在意识的控制之下，我们的陈述反映的不仅仅是承认意识的聚光灯，而且也反映出强烈地信任我们有一定的自由意志。选择的可能性是一个重要的性质，例如“不走那条路”（The Road Not Taken）的可能性。
什么样的客观现象可以引起主观上自由意志的效果呢？我们说自由地作出一个决定，意味着这个决定并不是严格根据以前发生过的事作出的。这种明显的不确定性的根源是什么？有一种解释试图认为，根源在于基本的不确定性。大概是这些量子力学的不确定性被经典现象（如混沌）放大了。一个人的决定，因此有着不可预言的特性，这种特性我们在日后可以贴上自由选择的标签。但有人会奇怪，人类大脑皮层的什么特性对量子涨落和混沌有影响呢？
我们不仅仅求助于那些简单明白的物理效应，也可以考虑那些更直接与脑和心有关的过程。我们还记得，对一个给定的粗粒化历史，所有加遍了的（不追踪的）现象可以影响表观上的不确定性（如热涨落），这些不确定性与量子涨落归并到了一起。既然经常有许多组思想没有被意识的探照灯照亮，那么这些组思想，在被自觉记住了的极端粗粒化历史中被加遍了。这最后的不确定性，比起仅仅与物理学联系在一起的不确定性，就更像影响自由意志的主观印象。换句话说，人类的行动更多地是起因于一种隐藏的动机，而并非一种内部随机或伪随机数字发送器的结果。但是，对整个事情我们还是了解得很少，我们暂时还只能推测。这种推测早已不是什么新鲜事，而且总是十分含糊。尽管如此，我认为没有理由说，我们不能用科学研究的方法讨论各种不确定性的可能作用。这种不确定性在大脑皮层和相应智力活动中将会出现。用什么表征熟悉的准经典领域的特征
准经典领域（包括熟悉的日常经验）的粗粒化历史中，有些类别的变量在其他变量被加遍了（即被忽略了）的时候，仍然被跟踪。这是一些什么类别的变量呢？大致上说，通常的准经典领域要跟踪引力和电磁场，还要精确地让一些诸如能量、动量、电量之类的量守恒，同时还要让一些量近似地守恒，如一个晶体中由于带电粒子的经过而产生的晶格位移数就近似守恒。当某个量的总量在一个封闭系统中不随时间而改变，那么这个量就是守恒的；如果这些总量仅仅在一个短的时间间隔里发生改变，那这些量就是近似地守恒。一个守恒的量（如能量）不能创造也不能消灭，它只能转换。但晶体内晶格的位移，当一带电粒子经过时，却明显地可以创造；但这些位移可以在数万年内保持不变，在这种意义上这位移就是近似守恒。
熟悉的准经典领域包含有在一个小的空间范围里，加遍除掉这些场和保守或近似保守量的值域以外的所有事物；但当空间范围大到其惯性足以承受涨落，而这些涨落与所有的变量的效应有关，这种情形就不再有上述例外，而通通被加遍。这就是说，如果涨落被有效地承受下来，那么所跟踪的量就呈现出准经典的行为。
必须在相隔不太近的时间间隔里跟踪这些量，这样可供选择的粗粒化历史就能够脱散。一般说，粗粒化变得太精细（因为时间间隔太短，空间范围太小，或者被跟踪的量值域太窄），历史之间相干的危险就会出现。让我们考虑一组可供选择的粗粒化历史。我们作了最严格的挑选，这就使得任何进一步的精细化的行为，会毁灭脱散或历史的近经典特性，或把两者同时毁灭。小的空间范围里，守恒和近似守恒的量在适当的时间间隔里被跟踪，因而这个小空间可以包罗整个宇宙，但是如果对时空（和这些量的值域）进行某种粗粒化，那么这个空间就只适于产生脱散和近经典可选择的历史。
人类和我们所接触的系统的经验，是一个比最准经典领域更加粗粒化的领域。从最准经典领域到可以接近的实际观察，还得有大量的附加条件。这种可接近的领域注意的只是很受限制的时空区域，而且在这区域里变量的作用范围也时常变化。（恒星或其他行星的内部几乎完全不可接近，而且它们表面上发生的事，也只能在非常粗粒化的情形下才能探测。）
相反，最准经典领域的粗粒化历史，对人类无法观察的变量用不着加遍，因此而被忽略。这些历史可以包括那些对发生在任意遥远时空过程的描述，这种描述提供了可供选择的结果。它们甚至可以涉及宇宙膨胀刚开始发生的事件，那时大概任何地方都没有作为观察者的复杂适应系统。总之，一个最准经典的领域是一组周密的、相互排斥的宇宙粗粒化历史，这个宇宙覆盖整个时空；这些历史彼此脱散，大部分时间近乎经典领域，并且最精确地与其他条件相符。在我们讨论的这种特殊的最准经典领域里，那些跟踪的量在一个小的空间里是保守的和近保守的。我们利用大量附加条件和相应的感官和仪器的能力，才从这样一个最准经典域里得到人类经验熟悉的领域。分枝和被跟踪量的依存关系再次强调下面的结论是十分重要的：在一给定时间里，跟踪某特定的量可能依赖于一个早先的历史分枝的结果。例如，地球上质量的分布（有时用行星内大量小空间内的每一个空间所包容的能量来描述），就很可能用粗粒化历史跟踪到地球存在的遥远时间。假如有一天地球被某种现在无法预测的灾难击成碎片，将会出现什么情况？如果灾难将地球这颗行星化为蒸气，如某些B 级电影上显示的那样，又怎么样呢？假定上述情形在历史上发生过，那么此后用粗粒化历史方法跟踪的一些量，就将不同于灾难前。换句话说，用给定的一种历史粗粒法跟踪的量，可能与分枝有关。单独的客体
我们已经讨论了准经典领域，其中包括一些熟悉的日常经验，我们用场的值域和在空间范围里精确（或近似）守恒的量来描述这些经验。那么，我们又该如何描述单独的客体（如行星）呢？在宇宙历史的早期，大量的物质在引力作用下凝聚到一起。当我们这样描述星体形成时，物质冷凝后各种不同粗粒化历史的故事，就简单多了。记录一个银河系的运动，比起分别列出当银河运动时在很小很小的空间里物质密度所有的坐标变化，要简单得多。v当银河里产生恒星、行星、岩石和在某些地方出现复杂适应系统（如地球上的生物）时，单个物体的存在就越来越具有准经典领域惊人的特性。宇宙的很多规律性大都可以用这样的客体进行简要的描述。这样，单独事物的特性就可以代表许多实在的宇宙复杂性。在大多数情况下，当定义允许比较少量的物质增减，单独物体的描述是最简单的。当一颗行星增加了一颗陨石，或者一只猫呼吸，这行星或猫的密度是不会变的。
但是，单个物体如何被测量？一种办法是用一组可比较的物体，并且在给定粗粒化限度内，尽可能简单地描述它们不同的特性（就像我见到八只加利福尼亚秃鹰饱餐一只小牛犊落下羽毛时的情形一样）。这样，描述一个典型个体的比特数和必须在某一集合中数出这些个体所得到的比特数，可以相互比较。假如涉及到特殊的粗粒化方法，描述的数目大大地多于相互比较的物体数目，那么这组物体就呈现出各自的个性。
我们来考虑所有的人类，现在人类大约有55 亿。给每个人分一个彼此相异的数，将是32 个比特①，因为232＝4294967296。但是，即使对每个人粗疏地看一看，并作一简单采访，我们就可以容易看出，其信息将大大地大于32 比特。我们再稍稍深入研究一下，这些人将显出更多的个体性。我们可以想像，当他们每个人的基因组都能被读出，那该有多少附加信息便会十分清楚了。
我们银河系的恒星，还不算那些将来有一天会发现的暗物质，大约有1000 亿个，给每颗星一个序列数就得大约37 个比特。对近处的太阳，我们所需的信息比天文学家们所得到的还要多很多，但对其他恒星则更粗粒化一些。恒星在天空中的位置，亮度、发射光谱和运动，都可以在某种程度上测量到，其精确性与距离有关。整个信息的比特数一般不会比37 比特大很多，在某些情形下也许还会小些。按今天天文学家的意见，恒星与太阳不同，它们呈现出某些个性，但不是太多。今日观察的特殊粗粒化特性，可以用转变为一个最准经典领域的办法来避免。这些最准经典领域由可供选择的历史组成，覆盖整个时空，这些历史不仅脱散和近经典，而且在某种意义上在给出脱散性和经典性方面，最精粒化。哪儿有近似，哪儿的历史就可以用单个的物体来表示，这些单个的物体可以非常仔细地被跟踪，并显示出一种相应高度的个体性。
在一般最准经典领域，与任何恒星有关的信息要大大地大于我们对太阳已知的信息。同样，有关任何人的信息要比我们今日可得到的信息也丰富得多。事实上，没有任何复杂适应系统在观察一颗星或一个人时，能利。但是，资料中的规律性东西十分有用；事实上，内科医生在使用MRI（magneticresonanceimaging，磁共振成像）或CAT 扫描（X…rayputer…asistedtomography，计算机辅助层析X 射线摄影）作诊断时，利用的正是这种规律性的东西。如通常情形一样，一个由善于观察的复杂适应系统溜形成的描述性纲要，是一张陈列规律性的简明的表，这个表的长度就是被观察物体有效复杂性的一种测量。量子力学变化多端的性质
像经典概率的情形一样，例如一组赛马，宇宙粗粒化可供选择的历史（它们构成最准经典领域），形成一棵树状分枝结构，在每一个分枝上对不同的可能性有意义明确的概率。那么，量子力学与经典力学到底有什么不同呢？一个明显的不同是：在量子力学里粗粒化必须对理论得出某些有用的东西，而在经典力学里引入粗粒化，只是因为测量的不精确性或者是某种其他实用的限制。还有另一个更加重要的不同之处，即量子力学的变化多端性可以解释量子力学的违背直觉的性质。我们知道传统神话中的海神普洛透斯（Proteus），他是一个难得的预言家，他可以任意改变自己的形状。为了抓住他并让他作出预言，必须在他不断改变形状时抓住他。
我们回到简化了的宇宙精粒历史，在这种情形下，宇宙中每个粒子在任何时刻的位置都精确确定了。在量子力学里，位置是一种任意的选择。当海森堡提出不确定性原理后，要同时以任意精确性同时确定一给定粒子的位置和动量是不可能的，但这并不妨碍在这些瞬间中的某些瞬间，精确测定该粒子的动量（而不是位置）。因而，选择精粒历史可以用很多不同的方法，我们可以在某些时间里用动量来描述粒子，而在另一些时间里用位置描述。甚而言之，可以用无数其他更巧妙的方法来建构宇宙的精粒历史。有许多不等价的经典领域吗？
对这些组精粒历史的每一个，不能考虑很多不同的粗粒化方法，也不能问哪一种方法可以（如果允许的话）导致一种最准经典领域，后者的特点是脱散的粗粒历史，显示出近经典的行为（只有持续小的偏离，偶而出现大的偏离）。更有甚者，人们可以问在这些领域里真有什么明显的区别吗？它们是不是多少有些相同？
哈特尔和我和其他一些人，试图回答这个问题。除非得到反证，人们仍然可以相信，的确有很多组不等价的最准经典领域，其中我们熟悉的只是一个单个的例子。如果这是真的，那么我们熟悉的准经典领域与其他准经典领域有什么区别呢？
那些信奉量子力学早期观点的人可能说，人类已经选择测定某些量，而这些选择帮助人们决定了我们与之打交道的准经典领域。或者更通常一点地说，他们可能说人类只可能测量某些种类的量，于是准经典领域就必须（至少部分是）奠定在这些量的基础之上。复杂适应系统的庇护所
准经典性向所有的人和所有与我们有联系的系统，保证可以比较不同资料的可能性。这是真的，这样，我们正在与之打交道的是相同的领域。但是，我们真是共同在挑选那个领域？这种以人为宇宙中心的观点，像量子力学在其他方面这时的解释一样，也许是不必要的。
另一种不太主观的方法是从一个最准经典领域开始，并且注意在某一些时期某一确定空间区域里，沿着某些确定的分枝，最后显示出来的恰好是规律性和随机性的一种混合的结果，这结果有利于复杂适应系统的进化。近经典行为提供规律性，而涨落偏离决定论，则提供可能性的要素。放大的机制（包括混沌情形）允许这其中的某些偶然的涨落与准经典领域发生关联，并引起分枝。因此，当复杂适应系统发展时，它们的确会与一个特定的最准经典领域发生联系，我们不要认为这些系统是按能力来挑选这些领域的。相反，系统的定位和能力决定了附加粗粒化的程度（在我们讨论的情况中，的确是非常之粗），这种粗粒化应用于特殊的最准经典领域，以便被系统理解。
假定宇宙的量子力学允许用数学来处理各种可能的最准经典领域（它们之间真正地不等价）；还假定
