量子现象不是发生在希尔伯特空间中，而是发生在实验室里。
——Asher Peres
如同经典物理学的建立一样，量子物理学的建立深刻地塑造了人类生活的方方面面。21世纪是信息技术高度发展的世纪，如今哪个想充分发展自身才能的人能离开网络呢（原谅我对欠发展地区的鲁莽）？而信息技术的物质科学基础当之无愧的是量子力学。也许几代人后、又或许下一代人成长起来时，还将见证量子信息技术的崛起，安全的量子通信、独特的量子计算，乃至量子计算对加密的威胁……其势必将再度给人类生活带来深刻地变革。
然而遗憾的是，人类的精神文明却并未在量子力学进步的刺激下有什么变革——如果不把牵强附会的伪科学作品的批量生产算作一种变革的话，嗯——我们的世界观仍然躺在经典力学描绘的舒适摇篮中（可悲的是，由于教育的匮乏，实际情况更落后，既有世界观尚不健全的人受到新观念冲击后产生思想混乱也不足为奇），这部分地要归咎于这样一个尴尬现状：操持量子力学工作的人们也并不理解它的意义——又或许是我们对意义的追求出了差错——玻尔和费曼都曾说没人懂得量子力学。在人们兴奋于接二连三的新粒子的“黄金时代”过去后，当代越来越多的大物理学家也将视线放到了如何理解量子力学这一问题上。
量子力学诠释问题，如其字面含义，旨在给出一个关于量子力学如何运作的物理图景。相比之下，经典力学就没有这样一个对应的问题（至少不以这种单独成题的形式出现），因为经典力学的理论对象与经验对象很大程度上是不分的，或者说经典力学的本体论与认识论是高度不分的。正是经典力学的这一特征暗示着人们他们正在寻找自然运行的客观的、绝对的框架，并且这一暗示直到今天仍萦绕于人们脑中。而量子力学的情况十分不同，在这里我们面对的是抽象的代数空间中的对象而不是寻常时空中的物体——物体这一概念早已由于不确定性而丧失了它经典的坚实性——我们本来熟悉的线性代数给它带来了超经验的叠加态以及“幽灵般”的纠缠态这样的陌生对象，令人摸不着头脑。所谓的观察者作用更是成了大做文章的宝地。想到牛角尖处，往往只得念一句“Shut up and calculate”的咒语来使自己心安。
量子力学诠释问题有着漫长而混乱的发展史。广义地讲，诠释问题可追溯到普朗克对自己模型中能量不连续的振子的困惑以及爱因斯坦对光量子到底是什么的沉思。当然，这两个问题已经随旧量子论为公理化量子力学所终结以及量子电动力学的建立而得到解释，我们这里关心的是更加狭义的那一部分。时至今日，量子力学诠释问题已形成比较稳定的观点分野，各路诠释可被置于本体论-认识论（Ontology-Epistemology）光谱上加以区分。
本体论类意味着像处理经典物理学时一样相信理论模型包含着对实在结构的真实摹写，这一派别一般也持科学实在论观点即认为科学理论中的对象并非整理经验的脚手架而是对应于真实存在的对象，具体来讲是相信波函数的实在性。爱因斯坦可视为这一派的先驱——尽管爱因斯坦并不相信量子力学是完备的而使这一名号显得可疑。认识论派则认为量子力学仅仅是关于人类认识的理论，我们不知道也无必要知道什么“背后的现实”。还有一部分观点处于微妙的中间地带，也许海森堡的名言可以为它做注解：“自然科学不是自然本身，它是人与自然之间的关系。”
本体论一方有论证波函数是实在而非统计分布的PBR定理站台，认识论一方有魏格纳的朋友这样的刁钻的思想实验做弹药（近来还有受此启发实验[0]试图证明量子力学无法自洽地描述自身——一个正在使用量子力学的观察者。限于水平不做展开），双方争论不可不称热闹。
在经历了贝尔实验，乃至全球志愿者合作的大贝尔实验（用以规避所谓的自由选择漏洞）的大浪淘沙之后，许多诠释已然瓦解，然而场上余下的竞争者仍不可不谓之复杂。好在，前行者们已经整理出了一份表格，使我们免于陷入冗长的概念辨析之中而迷失：
这张表格以九个问题——理论是否具有决定论性、波函数是否实在、是否存在多历史、是否存在隐变量、是否存在非幺正过程（即波函数坍缩）、观测者是否有特殊作用、是否具有定域性、是否具有实在性（即反事实确定性Counterfactual Definiteness）、是否存在全局波函数（Universal Wave-function）——为判据，让我们一睹主流量子力学诠释之全貌（可能由于年代稍早，量子贝叶斯主义及量子达尔文主义等新星并未列于其中）。
简单地讲，可以根据对第二个问题，即波函数是否实在的回答来区分一种诠释是本体论性的还是认识论性的（冒着忽视一些重要细节的风险）。
其中一些提出了量子力学五大公理之外的新物理，已不能再称之为“（标准量子力学的）诠释”，而是模型。（实际上随着量子信息学的发展，诸如弱测量等概念也许已要求我们重写“标准量子力学”）
有趣的是，我们对这场争论的现状的看法很大程度上是依赖于我们在争论中选择的立场的（以哪些问题为判据？这本身是一个很个性化的问题），这正与争论的主题有异曲同工之妙（观察者作用）。持有不同哲学论点的人对于不同派别的分类将多少不同。我并不打算在此像一个典型的哲学综述作者一样进行许多技术细节的分析，坦白说我的能力也不允许如此，我将尽力展示一些重点。
建立波粒二象性概念的德布罗意很早便发展了一种基于波与粒子相互作用的量子力学形式，试图以此保留经典的实在性，这一理论常被称作导航波（Pilot Wave）理论，或由它的主要发展者命名：玻姆力学（Bohmian Mechanics）——德布罗意因灰心而放弃自己的创见，走向了反对方。玻姆力学认为粒子和波都是物理实体，导航波通过体现为一个势函数来引导粒子运动。整个过程是完全决定论性的，在电子双缝实验中电子真的只通过了其中一条缝，干涉条纹则是大量电子通过后导航波性质的体现。著名的不确定性原理在玻姆力学中仅仅是一种统计平衡——只是远离该平衡的态过于不稳定而难以观察到，这意味着它很难做出标准量子力学做不到的预言来进行实验检验，这也是玻姆力学乃至其余诠释的共同难处。只不过玻姆力学面对的难处更多：由于其可以说引入了真正的超距作用（所有导航波叠加成的全局波函数对各处粒子都有即时的物理作用）因而很难将其改造成洛伦兹协变的形式，也因而其无法处理很大程度上作为一种相对论效应的粒子的自旋效应，更遑论是建立一个玻姆力学版本的量子场论了。
相形之下，多世界诠释就要富有生命力得多，其不仅诞下了许多衍生版本，还在下文将讨论的量子宇宙学及量子引力问题中焕发光彩。多世界诠释原称“量子力学的相对态形式”，是埃弗雷特（Everett）的博士论文。它采取简洁的假设：只承认量子态遵循薛定谔方程幺正演化，不引入波函数坍缩等概念。它的核心理念就如其名，孤立的量子态毫无意义，一个量子态必须在它与其他所有量子态的关系之中才能定义，即相对态：
其中，系统的态由环境及观测仪器的态联合定义。全局波函数在无穷维希尔伯特空间中永远保持幺正演化，从不坍缩，测量只是这个庞大波函数在某个基底上的投影。多世界诠释同样面对这诸多重大问题：（1）明确结果问题（或者哲学点说，自我定位问题），由于各个“世界分支”是平等的，如何才能挑选出其中一个的结果作为预言？或者我们如何知道自己将出现在哪个分支中？（2）偏好基矢问题，只有一些特定基的投影可以得到我们熟悉的经典世界，是什么机制选出了这些基？一些人寄希望于多意识诠释，这颇类似我们熟悉的人择原理，即通过论证人（智慧生命）的意识只能是经典的，因而我们只能观察到那些结果为经典的基。多世界诠释还可视为是理论物理中关系主义革命的先锋。
这些问题极大地鼓舞了退相干的研究，退相干的机制要点在于系统与环境的相互作用，现实中不存在孤立系统（也许有一个呢？），系统必然向环境敞开并与环境纠缠在一起，整体而言系统仍处于纯态，而单独在任何一边都只能得到（伪）混合态。由于相干态的信息在系统扩大的过程中逐渐扩散到越来越多的子系统中，最终对任意一个子系统（观察者而言），将不可能还原出相干态，这便解释了经典世界的来由。而多世界诠释的另一个变形，量子达尔文主义已成一颗新星，其深刻应用了信息学中信道和噪声等概念工具，将量子态与观测结果之间的中间过程比喻为自然界的适者生存，有些人择原理的味道，但是更加注重动力学机制的建立，而非简单地从结果倒推。个人以为，量子达尔文主义就像是多世界诠释的局域版，多世界诠释中关注全局波函数及其宏大的世界分支，而量子达尔文主义则更加注重局部与局部之间的联系。
经典-量子边界问题可视为是测量问题的另一种提法，只不过在这种提法的侧重下，它还将和一个古老的争论——还原论（Reductionism）与整体论（Holism）联系起来。态叠加原理无疑是还原论性的，有人会争辩说量子纠缠支持了整体论，然而这正是事情变得更微妙之处。万物处于一种超定论的纠缠之网中。（这种超定论图景是对贝尔实验现存的最后刁难，代表人物t’Hooft）
也许你会认为退相干已经解决了这一问题，然而对于哲学上刁钻的头脑而言这还远远不够。相干态只是以一种夸张的速率被压得很低，却并不是零——没有哥本哈根式的粗暴坍缩。它对子系统而言可以忽略，但对整体而言仍然举足轻重——尤其是当它最终扩散到那个最大的、囊括一切的系统时。在那里，对最微小的粒子的描述与对最宏大的宇宙的描述是同一的，要描述一个粒子就要描述整个宇宙。
如何将量子力学应用到全宇宙？如果我们坚信量子力学是一个普适的理论框架（或即便作为一种有效理论），它就应当在宇宙学中占据一席之地，尤其是在早期宇宙那样极端的、量子效应不可忽略的场合（这显然可以堵住科学工具主义者的闲言碎语）。
德威特与惠勒尝试将宇宙纳入量子力学描述，得到了量子引力领域著名的惠勒-德威特方程：
然而在对这一方程进行解释时却出现了困难。（多世界诠释就是这时在被遗忘的故纸堆中再发现并命名的）对于宇宙本身而言，没有观测者，也没有环境。哥本哈根学派的坍缩毫无用武之地，退相干？又该和什么相互作用呢？更不要提其中产生的新危机——时间问题（Problem of Time）了。
如何面对全局波函数永不坍缩和我们处于一个经典世界之间的矛盾？宇宙本身作为一个终极的量子系统，其上是否会展示出全新的非平凡的量子现象？
如今对物理学稍有了解的人应该都听说过物理学家们对“统一”的追求，诸如爱因斯坦的“晚年误区”以及统一理论候选中的明星——超弦理论。
尽管弦论妙处多多——比如通过在弦世界面上量子化、利用广义相对论在二维时空中解耦的特点规避了引力量子化后无法重整化的重大难题——但弦论仍然是一种量子力学框架下的理论（也有场论版本的弦场论，不多谈），很遗憾，它要面对一切量子力学没有解答的“基础问题”。然而，一个以“万有理论”为目标的理论怎么能忽视这样一个重要的要素呢？
也许是我孤陋寡闻呢？去年中科大卢建新教授来访，我有幸作为听众请教弦论的一线研究者这一问题的现状，实情是令人遗憾的，这一问题确实并未得到发展——我怀疑弦论界内是否有人重视过它，在一部有关量子引力重大问题的综述论文集[1]中，唯独弦论“教皇”威滕（Witten）没有触及这一方面。
另外，弦论也不打算帮我们回答世界的层次问题。诸如还原和涌现这样的争论不会因为它的完成与否而改变局面——至少在它直面自身的基础问题之前不能。
尽管如此，我认为追求统一理论终究是有益于解决问题的，如果量子性果真是万物的普遍特性，那在统一理论没有见到曙光之前，量子力学某种意义上可说是未完成的，这时便想立刻得到诠释岂不是急于求成吗？试想，时空的本性（量子化的时空？）、时间之箭（纠缠熵与退相干？）、宇宙起源……以及我们的量子力学诠释，这些重大问题彼此交织联系，很可能无法再被单独解决，必须有一种统一理论的高度才能加以把握。而我认为（也许只是一种哲学偏执）以物理学今天的形式而言，是无法达成统一的，问题就在于数学。我们“关于一切物质与相互作用的统一理论”能解释数学吗？无疑，如果它本身是某种数学形式的话，那答案就会是否定的。我为什么这样问呢？正是因为数学在物理学中的地位愈发重要，而数学哲学千百年的争论却从并不明朗，我们真的可以安心信任数学吗？（诚然，实际上我们没有更好的选择）如果我们通过一些数学公式统一了对物理世界的描述的话，这是否意味着柏拉图主义的胜利呢？即数学是独立于具体的、偶然的实体世界而超然存在的，这是作为一个物理主义者的我所无法接受的。然而，如果数学并非超然的规定而是人建构起来的语言乃至逻辑游戏的话，那么数学又为什么能在我们不断深入自然界最深刻的结构时为我们保驾护航呢？
彭罗斯（Penrose）的引力坍缩（自发坍缩）模型就是一个极好的开端。既然“量子向经典转化”是一种普遍现象，它也许就是自发发生的，为什么我们不考虑一下另一个在量子力学讨论中一直被遗忘的普遍的相互作用——万有引力呢？彭罗斯从一个可被光子触发的处于位置叠加态的装置开始他的论证，最终试图说明两个不同质量分布的宏观叠加态是不稳定的，以此来说明是引力在量子态“衰变”的过程中起了关键作用。
科学是什么？从古至今，我们总是试图假扮上帝的角色，想象自己可以置身世外地审视实在。哪怕经典物理承认测量必定会带来扰动，这种扰动也是完全可控的。而量子力学的诞生从根本上掀起了我们“对认知的认知”的革命，从埃弗雷特的相对态到罗维利（Rovelli）的关系主义，乃至广义相对论中时空的关系主义。我们越来越认识到实在的关系性——也是我们自身的关系性。自然科学不是站在世界的一旁绘画，我们必须审视自己。科学是人的一种存在形式。
有人说我们不应浪费精力在顺应落后的经典直觉上，“让我们干脆抛弃经典世界吧”——装作我们从一开始便“生活在量子世界中”，诚然，没有什么经典世界与量子世界的二分，世界只有一个。但是绝不应简单地贬低经典经验，作为一切科学的基石，它必须得到我们的充分尊重。也许一块石头、一棵树就其直接同一于自身而言是纯粹的量子系统，但对于我们人类，经典是我们认识的开始，没有经典经验就没有后来的一切。
我们在宇宙之中，没有什么比这点更真实。作为宇宙的自我意识，我们从不在“客观世界”的另一边，我们沉浸于实在的关系之网中，上演着一场绝妙的自指之戏：吾之视实在，乃实在之视己身。
[1]Physics Meets Philosophy at the Planck Scale
[2]Max Jammer Philosophy of Quantum Mechanics
[3]Jeffery A. Barrett The Conceptual Foundations of Quantum Mechanics
[4]Carlo Rovelli Reality is not What It Seems: The Journey to Quantum Gravity
[5]Lee Smolin Three Roads to Quantum Gravity
[6]唐先一，张志林 量子力学诠释综论
[7]应明生 量子程序设计研究的近期进展
[8]孙昌璞 量子力学诠释问题
[0] Daniela Frauchiger, Renato Renner Nature Communications Quantum theory cannot consistently describe the use of itself
[1] 指Physics Meets Philosophy at the Planck Scale
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