“王子”princນe，也有翻译为ฦ“公子”的这个爵位并非我们通常所理解的，是国王的儿子。事实上在爵位表里，它的排名并不算高，而且似乎ๆ不见于英语世界ศ。大致说来，它的地位要比“子爵”vis9๗略๓高。不过这只是因为ฦ路易斯在家中ณ并非老大而已๐，德布罗意家族的历史悠久ื，他的祖先中ณ出了许许多多的将军、元帅、部长，曾经忠诚地在路易十四、路易十五、路易十六的麾下效劳。他们参加过波兰王位继承战争1733－1735๓、奥地利ำ王位继承战争1740่－1้7๕48、七年战争17๕56－176๔3、美国独立战争17๕75๓－1้782、法国大革命1้789、二月革命18๖48๖，接受过弗兰西斯ั二世francisii，神圣罗马帝国皇帝，后来退位成为奥地利皇帝ຓ弗兰西斯ั一世以及路易·腓力louisphilippe，法国国王，史称奥尔良公爵的册封，家族继承着最高世袭身份的头衔：公爵法文ducນ，相当于英语的duke。路易斯ั·德布罗意的哥哥，莫里斯·德布罗意mauricedeBroglie便是第六代德布罗意公爵。196๔0年，当莫里斯去世以后，路易斯终于从他哥哥那里继承了这个光荣称号，成为第七位ducdeBroglie。
“王子”prince，也有翻译为ฦ“公子”的这个爵位并非我们通常所理解的，是国王的儿子。事实上在爵位表里，它的排名并不算高，而且似乎不见于英语世界。大致说来，它的地位要比“子爵”vis9略高。不过这只是因为路易斯ั在家中并非老大而已，德布罗意家族的历史悠久，他的祖先中出了许许多多的将军、元帅、部长，曾经忠诚地在路易十四、路易十五、路易十六的麾下效劳。他们参加过波兰王位继承战争1733－17๕3๑5、奥地利王位继承战争1้7๕40่－1748、七年战争175๓6－1763๑、美国独立战争177๕5－17๕82、法国大革命1789๗、二月革命184๒8，接受过弗兰西斯二世fraທncisii，神圣罗马帝ຓ国皇帝ຓ，后来退位成为奥地利皇帝ຓ弗兰西斯一世以及路易·腓力louisphilippe，法国国王，史称奥尔良公爵的册封，家族继承着最高世袭身份的头衔：公爵法文duc，相当于英语的duke。路易斯·德布罗意的哥哥，莫里斯·德布罗意maທuricນedeBroglie便是第六代德布罗意公爵。19๗60่年，当莫里斯ั去世以后，路易斯ั终于从他哥哥那里继承了这个光荣称号，成为ฦ第七位ducdeBroglie。
然而，在拿到เ照片时，贝克勒尔经历了每个科学家都寐以求的那种又惊又喜的时刻๑。他的脑中一片晕眩：底片曝光得是如此彻底，上面的花纹是如此地清晰，甚至比强烈阳光下都要出一百倍。这是一个历史性的时刻，元素的放射性第一次被人们现了，虽然是在一个ฐ戏剧ຕ性的场合下。贝克勒尔的惊奇，终究打开了通向原子内部ຖ的大门，使得人们很快就看到了一个全新的世界ศ。
然而，在拿到照ั片时，贝克勒尔经历了每个科学家都寐以求的那种又惊又喜的时刻。他的脑中一片晕眩：底片曝光得是如此彻底，上面的花纹是如此地清晰，甚至比强烈阳光下都要出一百倍。这是一个历史性的时刻，元素的放射性第一次被人们现了，虽然是在一个戏剧性的场合下。贝克勒尔的惊奇，终究打开了通向原子内部ຖ的大门，使得人们很快就看到เ了一个ฐ全新的世界。
关键是，单个电子总是以一个点的面貌出现，它从来不会像薛定谔所说的那样，在屏幕上打出一滩图案来。只有大量电å子接二连三地跟进，总的干涉图案才会逐渐出现。其中ณ亮的地方也就是比较多的电å子打中ณ的地方แ，换句话说，就是单个电子比较容易出现的地方，暗的地带则正好相反。如果我们现，有9成的粒子聚集在亮带，只有1成的粒子在暗带，那ว么我们就可以预言，对于单个ฐ粒子来说，它有90่％的可能出现在亮带的区域，1้0％的可能出现在暗带。但是，究竟出现在哪里，我们是无法确定的，我们只能预ไ言概率而已。
我们只能ม预ไ言概率而已。
但是，等等，我们怎么敢随便说出这种话来呢？这不是对于古老的物理学的一种大不敬吗？从伽利ำ略牛顿以来，成千上百的先辈们为这门科学呕心沥血，建筑起了这样宏伟的构筑，它的力量统治整个ฐ宇宙，从最大的星系到เ最小的原子，万事万物都在它的威力下必恭必敬地运转。任何巨大的或者细微的动作都逃不出它的力量。星系之间产生可怕的碰撞，释放出难以想象的光和热，并诞生数以亿计的新恒星；宇宙射线以惊人的高穿越遥远的空间，见证亘古的时光；微小得看不见的分子们你推我搡，喧闹不停；地球庄严地围绕着太阳运转，它自己的自转轴同时以难以觉察的度轻微地振动；坚硬的岩石随着时光流逝而逐渐风化；鸟儿扑动它的翅膀，借着气流一飞冲天。这一切的一切，不都是在物理定律的监视下一丝不苟地进行的吗？
更重要的是，物理学不仅能ม够解释过去和现在，它还能ม预言未来。我们的定律和方程能ม够毫不含糊地预测一颗炮弹的轨迹以及它降落的地点；我们能预ไ言几千年后的日食，时刻准确到秒；给我一张电路图，多复杂都行，我能ม够说出它将做些什么เ；我们制造的机器乖乖地按照ั我们预先制定好的计划运行。事实上，对于任何一个系统，只要给我足够的初ม始信息，赋予我足够的运算能力，我能ม够推算出这个体系的一切历史，从它最初怎样开始运行，一直到它在遥远的未来的命运，一切都不是秘密。是的，一切系统，哪怕骰子也一样。告诉我骰子的大小，质量，质地，初度，高度，角度，空气阻力，桌子的质地，摩擦系数，告诉我一切所需要的情报，那ว么เ，只要我拥有足够的运算能ม力，我可以毫不迟疑地预先告诉你，这个ฐ骰子将会掷出几点来。
物理学统治整个宇宙，它的过去和未来，一切都尽在掌握。这已经成了物理学家心中深深的信仰。1้9世纪初ม，法国的大科学家拉普拉斯ัpierresi摸ndelaທplaທcນe在用牛顿方แ程计算出了行星轨道后，把它展示给拿破仑看。拿破仑问道：“在你的理论中，上帝在哪儿呢？”拉普拉斯平静地回答：“陛下，我的理论不需要这个假设。”
是啊，上帝在物理学中能有什么位置呢？一切都是由物理定律来统治的，每一个分子都遵照物理定律来运行，如果说上帝有什么เ作用的话，他最多是在一开始推动了这个体系一下，让它得以开始运转罢了。在之ใ后的漫长历史中，有没有上帝ຓ都是无关紧要的了，上帝ຓ被物理学赶出了舞台。
“我不需要上帝ຓ这个假设。”拉普拉斯站在拿破仑面前说。这可算科学最光荣最辉煌的时刻๑之一了，它把无边的自豪和骄傲播撒到每一个ฐ科学家的心中。不仅不需要上帝ຓ，拉普拉斯想象，假如我们有一个妖精，一个ฐ大智者，或者任何拥有足够智慧的人物，假如他能够了解在某一刻，这个ฐ宇宙所有分子的运动情况的话，那么เ他就可以从正反两ä个方向推演，从而得出宇宙在任意时刻的状态。对于这样的智者来说，没有什么过去和未来的分别，一切都历历在目。宇宙从它出生的那ว一刹那ว开始，就坠入了一个预定的轨道，它严格地按照ั物理定律展，没有任何岔路可以走，一直到遇见它那注定的命运为止。就像你出手投篮，那ว么，这究竟是一个三分球，还是打中ณ篮筐弹出，或者是一个ฐaທirbຘall，这都在你出手的一刹那决定了，之ใ后我们所能ม做的，就是看着它按照写好的剧本展而已。
是的，科学家知道过去；是的，科学家明白现在；是的，科学家了解未来。只要掌握了定律，只要搜集足够多的情报，只要能够处理足够大的运算量，科学家就能ม如同上帝一般无所不知。整个宇宙只不过是一台精密的机器，它的每个零件都按照定律一丝不苟地运行，这种想法就是古典的，严格的决定论determinism。宇宙从出生的那一刹那ว起，就有一个确定的命运。我们现在无法了解它，只是因为我们所知道的信息太少而已。
那么多的天才前仆后继，那么เ多的伟人呕心沥血，那ว么多在黑暗中ณ的探索，挣扎，奋斗，这才凝结成物理学在19๗世纪黄金时代的全部ຖ光荣。物理学家终于可以说，他们能ม够预ไ测神秘的宇宙了，因为他们找到了宇宙运行的奥秘。他们说这话时，带着一种神圣而不可侵犯的情感，决不饶恕任何敢于轻视物理学力量的人。
可是，现在有人说，物理不能ม预测电子的行为，它只能找到电å子出现的概率而已。无论如何，我们也没办法确定单个ฐ电子究竟会出现在什么เ地方，我们只能猜想，电子有90％的可能出现在这里，1้0％的可能出现在那里。这难道不是对整个ฐ物理历史的挑衅，对物理学的光荣和尊严的一种侮辱吗？
我们不能ม确定？物理学的词典里是没有这个字眼的。在中学的物理考试中，题目给了我们一个小球的初始参数，要求t时刻๑的状态，你敢写上“我不能ม确定”吗？要是你这样做了，你的物理老师准会气得吹胡子瞪眼睛，并且毫不犹豫地给你亮个红灯。不能确定？不可能，物理学什么เ都能ม确定。诚然，有时候为了方แ便，我们也会引进一些统计的方法，比如处理大量的空气分子运动时，但那是完全不同的一个问题。科学家只是凡人，无法处理那ว样多的复杂计算，所以应用了统计的捷径。但是从理论上来说，只要我们了解每一个分子的状态，我们完全可以严格地推断出整个系统的行为，分毫不爽。
然而波恩的解释不是这样，波恩的意思是，就算我们把电å子的初始状态测量得精确无比，就算我们拥有最强大的计算机可以计算一切环境对电子的影响，即便如此，我们也不能ม预ไ言电子最后的准确位置。这种不确定不是因为ฦ我们的计算能力不足而引起的，它是深藏在物理定律本身内部ຖ的一种属性。即使从理论上来说，我们也不能ม准确地预ไ测大自然。这已经不是推翻某个ฐ理论的问题，这是对整个决定论系统的挑战，而决定论是那时整个科学的基础。量子论挑战整个科学。
波恩在论文里写道：“……这里出现的是整个决定论的问题了。”hiererhebຘtsi9zeproblematikdesdeterminismus
对于许多物理学家来说，这是一个ฐ不可原谅的假设。骰子？不确定？别开玩笑了。对于他们中的好些人来说，物理学之所以那ว样迷人，那ว样富有魔力，正是因为ฦ它深刻，明晰，能够确定一切，扫清人们的一切疑ທ惑，这才使他们义แ无反顾地投身到这一事业中ณ去。现在，物理学竟然有变成摇奖机器的危险，竟然要变成一个ฐ掷骰子来决定命运的赌徒，这怎么能ม够容忍呢？
不确定？
一场史无前例的大争论即将展开，在争吵和辩论后面是激动，颤抖，绝望，泪水，伴随着整个决定论在2๐0่世纪的悲壮谢幕。
饭后闲话：决定论
可以说决定论的兴衰浓缩了整部ຖ自然科学在2๐0世纪的展史。科学从牛顿ู和拉普拉斯的时代走来，辉煌的成功使它一时得意忘形，认为它具有预测一切的能ม力。决定论认为，万物都已经由物理定律所规定下来，连一个细节都不能ม更改。过去和未来都像已经写好的剧ຕ本，宇宙的展只能ม严å格地按照ั这个剧本进行，无法跳出这个窠臼。
矜持的决定论在20่世纪先遭到เ了量子论的严å重挑战，随后混沌动力学的兴起使它彻底被打垮。现在我们已๐经知道，即使没有量子论把概率这一基本属性赋予自然界，就牛顿ู方แ程本身来说，许多系统也是极不稳定的，任何细小的干扰都能ม够对系统的展造成极大的影响，差ๆ之毫厘，失之ใ千里。这些干扰从本质上说是不可预测的，因此想凭借牛顿方程来预ไ测整个系统从理论上说也是不可行的。典型的例子是长期的天气预报，大家可能都已经听说过洛伦兹著名的“蝴蝶效应”，哪怕一只蝴蝶轻微地扇动它的翅膀，也能ม给整个ฐ天气系统造成戏剧性的变化。现在的天气预报也已๐经普遍改用概率性的说法，比如“明天的降水概率是20่％”。
1986年，著名的流体力学权威，詹姆士·莱特希尔爵士sirjaທmeslighthill，他于1้969年从狄拉克手里接过剑桥卢卡萨教授的席位，也就是牛顿ู曾担任过的那个于皇家学会纪念牛顿ู《原理》表300周年的集会上表了轰动一时的道歉：
“现在我们都深深意识到，我们的前辈对牛顿ู力学的惊人成就是那样崇拜，这使他们把它总结成一种可预言的系统。而且说实话，我们在19๗6๔0่年以前也大都倾向于相信这个说法，但现在我们知道这是错误的。我们以前曾经误导了公众，向他们宣传说满足牛顿运动定律的系统是决定论的，但是这在19๗60年后已被证明不是真的。我们都愿意在此向公众表示道歉。”9๗aply9scioustodaythaທttheenthusiaທsmofourforebearsforthemarvelousaທ9iaທnme9i9eralizationsinthisareaofpredi9๗deed,9๗emayhaທvegeneraທllytendedtobຘelievebefore1960่,but9hi9ize9๗erefal色9๗ecollectively9apologizeforhaທvingmisledthegeneraleducນatedpubli9gideasaທbຘoutthedeterminismofsystemssatisf阴gne9ton'sla9sof摸tionthat,aທfter196๔0,9eretobeprovedincorrecນt
决定论的垮台是否注定了自由á意志的兴起？这在哲学上是很值得探讨的。事实上，在量子论之ใ后，物理学越来越陷于形而上学的争论中。也许形而上学metaphysics应该改个ฐ名字叫“量子论之后”metaquantum。在我们的史话后面，我们会详细地探讨这些问题。
iaທnste9aທrt写过一本关于混沌的书，书名也叫《上帝掷骰子吗》。这本书文字优美，很值得一读，当然和我们的史话没什么เ联系。我用这个名字，一方面是想强调决定论的兴衰是我们史话的中ณ心话题，另外，毕竟爱因斯坦这句名言本来的版权是属于量子论的。
五
在我们出去回顾ุ新量子论与经典决定论的那ว场惊心动魄的悲壮决战之ใ前，在本章的最后还是让我们先来关注一下历史遗留问题，也就是我们的微粒和波动的宿怨。波恩的概ฐ率解释无疑是对薛定谔传统波动解释的一个沉重打击，现在，微粒似乎ๆ可以暂时高兴一下了。
“看，”它嘲笑对手说，“薛定谔也救不了你，他对波函数的解释是站不住脚的。难怪总是有人说，薛定谔的方程比薛定谔本人还聪明哪。波恩的概率才是有道理的，电å子始终是一个ฐ电å子，任何时候你观察它，它都是一个粒子，你吵嚷多年的所谓波，原来只是那看不见摸不着的‘概ฐ率’罢了。哈哈，把这个头衔让给你，我倒是毫无异议的，但你得先承认我的正统地位。”
但是波动没有被吓倒，说实话，双方30่0年的恩怨缠结，经过那么多风风雨雨，早就练就了处变不惊的本领ๆ。“哦，是吗？”它冷静地回应道，“恐怕事情不如你想象得那么简单吧？我们不如缩小到电子那个ฐ尺寸，去亲身感受一下一个电子在双缝实验中的经历如何？”
微粒迟疑了一下便接受了：“好吧，让你彻底死心也好。”
那ว么，现在让我们也想象自己缩小到电å子那ว个尺寸，跟着它一起去看看事实上到底生了什么事。一个电å子的直径小于一亿分之一埃，也就是1้0่
-23米，它的质量小于10่
-30千克，变得这样小，看来这必定是一次奇妙的旅程呢。
好，现在我们已经和一个电å子一样大了，突然缩小了那么多，还真有点不适应，看出去的世界也变得模糊扭曲起来。不过，我们第一次现，世界原来那ว么空旷，几乎ๆ是空无一物，这也情有可原，从我们的尺度看来，原子核应该像是远在天边吧？好，现在迎面来了一个电å子，这是个好机会，让我们睁大眼睛，仔细地看一看它究竟是个ฐ粒子还是波?奇怪，为ฦ什么我们什么เ都看不见呢？啊，原来我们忘了一个ฐ关键的事实！
要“看见”东西，必须有光进入我们的眼睛才行。但现在我们变得这么小，即使光——不管它是光子还是光波——对于我们来说也太大了。但是不管怎样，为ฦ了探明这个秘密，我们必须得找到เ从电å子那里反射过来的光，凭感觉，我知道从左边来了一团光之ใ所以说“一团”光，是因为ฦ我不清楚它究竟是一个光粒子还是一道光波，没有光，我也看不到光本身，是吧？，现在让我们勇敢地迎上去，啊，秘密就要揭开了！
随着“砰”地一声，我们被这团光粗暴地击中ณ，随后身不由己้地飞到半空中，被弹出了十万八千里。这次撞击使得我们浑身筋骨欲脱，脑中天旋地转，眼前直冒金星。我们忘了自己้现在是个ฐ什么เ尺寸！要不是运气好，这次碰撞已经要了咱们的小命。当好不容易爬起来时，早就不知道自己身在何方，那ว个电å子更是无影无踪了。
刚ธ才真是好险，看来这一招是行不通的。不过，我听见声音了，是微粒和波动在前面争论呢，咱们还是跟着这哥俩去看个究竟。它们为ฦ了模拟一个ฐ电子的历程，从某个阴极射线管出，现在，面前就是那ว著名的双缝了。
“嗨，微粒。”波动说道，“假如电å子是个ฐ粒子的话，它下一步该怎样行动呢？眼前有两ä条缝，它只能ม选择其中之一啊，如果它是个粒子，它不可能ม两条缝都通过吧？”
“嗯，没错。”微粒说，“粒子就是一个小点，是不可分割的。我想，电子必定选择通过了其中的某一条狭缝，然后投射到后面的光屏上，激出一个ฐ小点。”
“可是，”波动一针ฤ见血地说，“它怎能ม够按照干涉模式的概率来行动呢？比如说它从右边那条缝过去了吧，当它打到屏幕前，它怎么能ม够知道，它应该有90％的机会出现到亮带区，1้0％的机会留给暗带区呢？要知道这个干涉条纹可是和两条狭缝之间的距离密切相关啊，要是电子只通过了一条缝，它是如何得知两条缝之间的距离的呢？”
微粒有点尴尬，它迟疑ທ地说：“我也承认，伴随着一个ฐ电子的有某种类波的东西，也就是薛定谔的波函数ψ，波恩说它是概ฐ率，我们就假设它是某种看不见的概率波吧。你可以把它想象成从我身上散出去的某种看不见的场，我想，在我通过双缝之前，这种看不见的波场在空间中弥漫开去，探测到了双缝之间的距离，从而使我得以知道如何严å格地按照概率行动。但是，我的实体必定只能通过其中的一条缝。”
“一点道理也没有。”波动摇头说，“我们不妨想象这样一个ฐ情景吧，假如电子是一个粒子，它现在决定通过右边的那ว条狭缝。姑且相信你的说法，有某种概率波事先探测到了双缝间的距离，让它胸ถ有成竹知道如何行动。可是，假如在它进入右边狭缝前的那一刹้那，有人关闭了另一道狭缝，也就是左边的那ว道狭缝，那ว时会生什么เ情形呢？”
微粒有点脸色白。
“那时候，”波动继续说，“就没有双缝了，只有单缝。电子穿过一条缝，就无所谓什么เ干涉条纹。也就是说，当左ุ边狭缝关闭的一刹那，电子的概ฐ率必须立刻从干涉แ模式转换成普通模式，变成一条长狭带。”
“现在，我倒请问，电子是如何在穿过狭缝前的一刹้那ว，及时地得知另一条狭缝关闭这个ฐ事实的呢？要知道它可是一个小得不能再小的电子啊，另一条狭缝距离它是如此遥远，就像从上海隔着大洋遥望洛杉矶。它如何能够瞬间作出反应，修改自己้的概率分布呢？除非它收到了某种瞬时传播来的信号，怎么เ，你想开始反对相对论了吗？”
“好吧，”微粒不服气地说，“那ว么，我倒想听听你的解释。”
“很简单，”波动说，“电å子是一个在空间中扩散开去的波，它同时穿过了两条狭缝，当然，这也就是它造成完美干涉的原因了。如果你关闭一个狭缝，那么เ显然就关闭了一部分波的路径，这时就谈不上干涉แ了。”
“听起来很不错。”微粒说，“照ั你这么说，ψ是某种实际的波，它穿过两ä道狭缝，完全确定而连续地分布着，一直到เ击中感应屏前。不过，之ใ后呢？之后生了什么事？”
“之ใ后……”波动也有点语塞，“之ใ后，出于某种原因，ψ收缩成了一个小点。”
“哈，真奇妙。”微粒故意把声音拉长以示讽刺，“你那扩散而连续的波突然变成了一个小点！请问生了什么เ事呢？波动家族突然全体罢工了？”
波动气得面红耳赤，它争辩道：“出于某种我们尚不清楚的机制……”
“好吧，”微粒不耐烦地说，“实践是检验真理的唯一标准是吧？既然我说电子只通过了一条狭缝，而你硬说它同时通过两条狭缝，那ว么搞清我们俩谁对谁错不是很简单吗？我们只要在两道狭缝处都安装ณ上某种仪器，让它在有粒子——或者波，不论是什么——通过时记录下来或者出警报，那不就成了？这种仪器又不是复杂而不可制ๆ造的。”
波动用一种奇怪的眼光看着微粒，良久ื，它终于说：“不错，我们可以装上这种仪器。我承认，一旦我们试图测定电å子究竟通过了哪条缝时，我们永远只会在其中的一处现电子。两个仪器不会同时响。”