大家都知道量子力學其中的一個重要原理，叫做不確定性原理。
這個原理也幫我們重新思考一個關於世界的根本性信念：世界“是”，還是“不是”，確定性的。
聽起來好像答案呼之欲出。
很多科普文章是這麼說的：
<strong>既然世界都是由原子組成的，原子都遵循量子力學，而量子力學又有不確定性原理，所以這個世界就是不確定的。
這段推理不能說完全沒有道理，但答案並不完整，缺失了很大一部分。到底不完整在哪兒，當你看完這片文章，我相信你就會明白。
“確定”意味著能準確預知
我們先從“確定性”說起。
我們說“世界是確定性的”，指的是物理世界的確定性。
社會經濟、歷史文化，還有人的精神世界，等等，這些高層次的現象，都不在討論範圍之內。
在討論這類現象之前，都必須先搞清楚物理世界的確定性，否則談論整體世界如何如何，都是不穩固的。
那物理世界的確定性是什麼意思呢？
請你想象一個場景。八月十五中秋節，晚上10點，我帶你來到西湖旁邊，問你三個物理問題：
- 你看見月亮了嗎？
- 你知道月亮在哪裡嗎？
- 2個小時以後，月亮又會在哪裡？
我猜你會自信而堅定地回答：“我看見月亮了，我知道月亮在這裡，2個小時以後，月亮會在那裡。”你的手，指向現在月亮位置偏右的一個位置。
回答正確。這就是物理世界的確定性。
我們可以指定一個物體，測量它現在的位置和速度，根據這2個物理量，我們就能知道下一時刻這個物體的位置。
事實上，我們今天還可以預測500年以後的月食什麼時候發生，是發生月全食還是月偏食。我們都能準確知道。
這時我們可以挑戰一下：
猜測拋硬幣是正面還是反面，在硬幣落地之前，你能確定嗎？如果是我自信而堅定地回答：那要看我想不想確定。
拋硬幣是一個物理過程，只不過影響因素比較多，測量這些因素需要的精度比較高而已。
我要是有這些設備，我就能在硬幣落地之前，知道是正面還是反面。
所以，物理世界是確定的，能不能提前預測，只是我們能力的問題。
這就是量子力學誕生之前人們對世界的信念。
不幸的是，要是把月亮縮小成一個電子，這個信念就守不住了。
位置和速度永遠不能同時確定
再發揮一下你的想象力，我把你帶到了原子核上，此時月亮成了一個電子。
我再問第一個問題：你能看見月亮嗎？
你會回答，我只看見了一團雲霧。“一團雲霧”是什麼意思？
意思是說，月亮同時在周圍空間的任何位置、所有位置、每一個位置。
這還不是最奇妙的，最奇妙的是月亮還在以各種速度、好多好多個速度、不止一個速度在同時運動。
這個場景違反我們的日常邏輯，這太詭異了。
<strong>這裡稍微深入一點，這種狀態就是物理學家口中總在說的那個詞：疊加態。
不嚴格地說，位置的疊加態是指粒子同時處於好多位置上，速度的疊加態是指粒子同時擁有好多速度。用疊加態這個術語，下面我就可以方便地說話了。
別忘了我們現在還一起站在原子核上呢。
我接著問第二個問題：你看見月亮在哪了嗎？你看不見是不是，沒關係，我給你一個激光探照燈，你來照一照。
第二個詭異的事情發生了。
<strong>你會發現，你不能確定月亮到底處於什麼物理狀態。
這個“物理狀態”至少要包含2個信息，一個是位置，一個是速度。有了這2個信息，我們才能預測月亮下一個時刻的物理狀態。
詭異事又來了。你用激光一照，確實能找到月亮的位置了，但是月亮有時候在這裡，有時候又在那裡。
更要命的是，你測量它的時候，一次只能確定一件事。就是你可以確定月亮的位置，你也可以確定月亮的速度，但是你不能同時確定這2個信息。
我們深入一點，用量子力學的術語再表達一下。
在你測量之前，月亮既處於位置的疊加態當中，同時也處於速度的疊加態當中。
當你測量時，如果減小月亮位置的疊加程度，就是越來越確定地知道，月亮的位置在哪裡的同時，會增加月亮速度的疊加程度，月亮會同時以更不確定的速度運動。
反過來也一樣，我再說一遍反過來的情形。當你把速度的疊加程度減小，反而會增加月亮位置的疊加程度，月亮會同時處於更不確定的位置上。
<strong>這就是量子力學的不確定性原理。
別忘了，我們還在原子核上呢。我還有第三個問題：2個小時以後，月亮又會在哪裡？
我猜，這時你的回答一定是，我不知道，我不可能知道，沒有人能知道。
在做出最終的結論之前，還有一個歷史錯誤要得到修正。
那就是，量子世界存在不確定性，是不是因為測量對它造成了干擾？
你要測量一個粒子的位置，就必須發送光子去看，就像我給你的激光探照燈一樣，光子一碰到要測量的粒子，就會改變粒子的速度，從而帶來了不確定性。
我確定地告訴你，不是。
<strong>量子世界確實難以測量，但不確定性是它的內在屬性，和測量沒有關係。
曾經有人把不確定性原理翻譯成“測不準原理”，這個翻譯導致了理解錯誤，讓人以為這只是個測量難題。
不確定性原理的本質就是，一個粒子身上，有很多一對一對的物理量，它們形成的疊加態都會這樣此消彼長。
注意，這裡的關鍵是“一對”。我剛才說的，位置和速度，是一對物理量，但是它們只是不確定性原理的一種情況。還有很多組成對的物理量，也符合這個關係。比如能量和到達時間、角動量和偏振角度等等。
我還要強調一下。我說“看見一團雲霧”是一個比喻，是說粒子所處的位置畫出來像一團雲，而不是你真的看見了一團雲。我說的“用激光照一照”，指的是實驗測量，這才是你真正能看見的東西。
世界確不確定，取決於你的視角
其實我們覺得不確定性原理非常詭異，只是因為我們總把電子想成單純的粒子。
瞭解波粒二象性都知道任何粒子，既是粒子又是波。從波的角度看，這個情況非常好理解。
如果你學過波動理論的話，就會知道，自然界的波本來就處於不同波長的疊加態，波長和位置本來就會形成不確定性關係。
<strong>所以這個不確定，在具有波動性的電子那裡也存在，是很自然的事情。
沒有這個背景知識可能理解起來會難一點，這很正常。
你只要記住，這個不確定性原理，也是波粒二象性帶來的就好了。
到此為止，我們可以放心地說物理世界的本質是不確定的嗎？還不能，這個看法太簡單粗暴了。
為什麼呢？有三個理由可以幫你深入思考。
<strong>第一，單從粒子的視角看，量子世界當然是不確定的。
因為在每個時刻，粒子的位置和速度至少有一個是不確定的，那就意味著你永遠也無法預測每個粒子下一時刻會跑到哪兒。
<strong>但這是單從粒子的視角看，如果從波粒二象性的視角看，這事又沒那麼悲觀。
這是我給你的第二個理由。
物理學家可以用一種數學公式來描述粒子的物理狀態，也就是那團雲霧的形狀，這種數學公式叫作波函數。
史蒂芬.霍金的 “波函數” 宇宙模型
知道這一時刻的波函數，就一定能算出下一時刻的波函數，就能確定那團雲霧下一時刻會跑到哪兒，會變成什麼樣子。
這團雲霧的軌跡，既包含了粒子所有可能的軌跡，也包含了每種軌跡的概率分佈。
從波粒二象性的角度看，不確定性中又蘊含著某種確定性。
<strong>第三，如果這樣的粒子有很多，形成了像月亮那樣的宏觀物體，那麼粒子就會通過相互影響，把不確定性限制在一定範圍內。
這個時候，它們相當於收起了波動性，只體現粒子性，於是就有了我們熟悉的經典世界。
所以我們仍然可以用經典力學，準確預測500年以後的月食。
你看，物理世界的有些事是不確定的，另一些事是確定的，這僅僅取決於你的視角是什麼。
就本質而言，世界是不是確定性的，這個問題只和人類有關，而和世界無關。
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