宇宙的这个宿命论观点在20世纪20年代随着量⼦⼒学的诞⽣被决定性地改变了。量⼦⼒学是我们已有的在⾮相对论速度下对原⼦、电⼦和中⼦的最好描述。它的理论⼤厦具有惊⼈的预测⼒，是⼈类最⾼的智⼒成就。

对⽜顿-拉普拉斯之梦——在我看来，这完全是⼀个噩梦——的致命打击是量⼦⼒学中著名的不确定原理，1927年维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）对其做了系统阐述。就如何同时测量粒⼦的位置和动量⽽⾔，这⾥存在⼀种不可还原的局限性（粒⼦的动量是其质量乘以速度）。在其最常⻅的解释中，海森堡原则指明了建⽴宇宙的⽅式是任何粒⼦，例如光的⼀个光⼦或⼀个电⼦，⽆法同时具有⼀个确定的位置和⼀个确定的动量。如果你确切地知道它的速度，相应地，它的位置就是不确定的，反之亦然。这个原则并不是说当前仪器还不精确（这可以通过更好的技术来克服），相反，它表征了实在的真正构造。宏观的重的物体（如我的那台红⾊迷你敞篷⻋）在⾼速公路上以⼀个确定的速度运⾏时，在空间上占据着⼀个精确位置。但是微观事物（如基本粒⼦、原⼦和分⼦）则违反常识：你越精确地确定它们的位置，它们的速度就越不确定越模糊，反之亦然。

海森堡的不确定原理从根本上违背了经典物理学，其影响尚未完全显现。它以模糊性代替了教条的确定性。量⼦⼒学的最基础部分是⼀个被称为波函数的数学抽象概念，它以由薛定谔定律所陈述的⼀种确定⽅式演变。根据这个定律，物理学家获得了任何给定事件的概率，例如⼀个电⼦占据⼀个氢离⼦的特定原⼦轨道的概率。概率本⾝可以被精确地计算到⼀种不可思议的程度，但是在任何特定时刻，电⼦的精确位置是不可能确定的。

考虑⼀下⼀个实验，它的结果是这个电⼦处在这⾥的概率是90%，⽽处在那⾥的概率是10%。如果实验被重复1000次，那么在⼤约900次试验（允许⼀点误差）中，电⼦会在这⼀个地⽅，否则会在那⼀个地⽅。可是这种统计结果⽆法判定在下⼀次试验中电⼦的位置。它很可能在这⾥或在那⾥，但它实际上最终在哪⾥是⼀个概率问题。阿尔伯特·爱因斯坦本⼈从未认可⾃然的这个随机⽅⾯。正是在这个语境中，他曾经给出过⼀个著名断⾔：“这个⽼⼈（即上帝）不掷骰⼦。”

当你仰望天空，这⾥存在着关于这种随机性的令⼈惊叹的证据。星系纵贯浩瀚⽆垠的太空，但并不是均匀分布的。它们聚集成稀疏细⻓的带状，散落在⽆迹可寻的空旷天幕中，这个巨⼤的空旷天幕让⼼智眩晕，⼀束光需要数百万光年才能穿越这样的深渊！我们⾃⼰的银河系是处⼥座超星系团星系的⼀部分，它包括10万亿颗星星。

根据宇宙的膨胀理论，这些超星系团——宇宙中最⼤的天体结构，是由⼤爆炸后瞬间产⽣的随机量⼦涨落形成的，它们构成了宇宙。最初，宇宙⽐针尖还要⼩，且在开始的时候被严格限制在这个质-能混合物中，事物在⼀边可能会稍微密集点，⽽在另⼀边可能会稍微稀薄点。当这个婴⼉宇宙膨胀从⽽创造出空间本⾝时，它的量⼦印记被放⼤⾄现在观察到的这个⼤得惊⼈且不均匀的星系分布。

宇宙有⼀个不可还原的随机的特征。如果它是⼀个钟表装置，那么它的⻮轮、弹簧和杠杆绝不是瑞⼠制造的，它们并不遵循预定的路线。物理学的决定论被概率的决定论代替了。不再有任何事物是命定的。量⼦⼒学定律确定的是不同的未来出现的概率⽽不是某⼀个未来出现的概率。

但是等等，我听到了激烈的反对。毫⽆疑问，⼈类体验的宏观世界建⽴在微观的量⼦世界之上，但是这并不意味着每⼀个物体（如汽⻋）都继承了量⼦⼒学的怪异属性。当我停下我的迷你汽⻋时，它相对于路⾯的速度是零。因为与电⼦相⽐，它⾮常重，因此实际上与其位置相关的模糊性为零。假设我忘记把⻋停在哪了，⽽且⻋没有被拖⾛或被偷，那么我将在停⻋的确定位置找到它。在我们⽣活的世界⾥，物体在短时间内的运⾏相当可靠，不可预测性要在更⻓的时间内才会悄然⽽⾄。

汽⻋有相对简单的内部结构。蜜蜂、⽶格鲁猎⽝和男孩的脑则由相当不同的成分构成，且构造其脑的组分有着复杂的特性。随机性在它们神经系统的每⼀处都是明显的，从处理视觉和听觉的感官神经元到控制⾝体肌⾁的运动神经元。

考虑⼀下我在第5章中谈到的那种概念神经元。病⼈每次看到珍妮弗·安妮斯顿的照⽚时，概念神经元就变得兴奋，并在半秒内激发5个动作电位。然⽽，从⼀个观看活动到下⼀个，动作电位的确切数⽬会改变，在⼀个试验中是6个脉冲，在下⼀个则是3个。导致这个变化的原因在于有些来⾃眼的颤动、⼼脏的跳动、呼吸，等等。不可预测性的其他来源被认为是来⾃不停振动的⽔分⼦和其他分⼦，也就是我们称之为温度的热运动，它完全受经典物理学控制。

⽣物物理学家，即研究蛋⽩质和双脂膜层次细胞结构的专家，总体来说并没有看到量⼦涨落对神经元的⽣命产⽣关键作⽤的证据。神经系统，像其他事物⼀样，遵守量⼦⼒学定律。可是所有这些到处乱串的分⼦的集体效应消除了量⼦的任何不确定性，该效应被称为退相⼲（decoherence）。退相⼲意味着我们可以通过彻底的经典确定性定律，⽽不是量⼦⼒学的概率定律来看待分⼦的⽣命。如果是这样，那么⼈们观察到的⾏为的不确定性，以及在野外预测蜜蜂、⽶格鲁猎⽝和男孩的⾏为的实际不可能性，取决于我们能在多⼤程度上精确地追踪事件进程的经典限制，⽽对这种经典限制我们有着⾮常充分的理解。可是我们不能排除量⼦不确定性也会导致⾏为不确定性的可能性，并且这种随机性可能扮演着⼀种功能作⽤。⽐起那些其⾏为完全可预⻅的⽣物体⽽⾔，任何偶尔能够以不可预测⽅式⾏动的有机体更可能找到猎物或逃避捕猎者。如果在房间中被捕猎者追捕的苍蝇在⻜⾏中出乎意料地突然转弯，那么与⾏为更可预测的同伴相⽐，它更可能活到明天。因此，演化或许会更喜欢这样的回路，它会为特定的⾏动和决定⽽利⽤量⼦随机性。脑深处随机量⼦涨落的结果被确定性混沌放⼤了，因此这有可能产⽣不可测量的结果。蜜蜂、⽶格鲁猎⽝和男孩以不规律的⽅式⾏事，但却没有任何明显的原因。如果你⽣活在它们周围，你就会知道这⼀点。量⼦⼒学和确定性混沌都导致了不可预测的结果。

杜鲁门·卡波特（Truman Capote）的《冷⾎》（In Cold Blood）记录了这种⾃发⾏为的⼀个令⼈恐惧的例⼦。这是⼀个真实的犯罪记录，⼀天晚上两个有前科的⼈破门⽽⼊进⾏抢劫并残酷地杀害了农夫、他的妻⼦和他的两个孩⼦。残忍地谋杀⼀家⼈的决定并不是预先计划的，⽽是在现场才做出的，就像记录的那样，这个过程没有任何扣⼈⼼弦的预谋。罪犯原本可以轻易逃⾛⽽不犯下这种滔天罪⾏，后来他们因这⼀罪⾏被绞死。⽣命中的关键决定有多少是由未受指使的⽋考虑的令⼈费解的⾏动（正如众所周知的抛（量⼦）硬币）决定的？

⾮决定论有着深远的影响，它意味着⼈类的⾏动⽆法被预⾔。虽然宇宙以及其中的任何事物都遵守⾃然法则，未来世界的状态却始终是模糊的，我们向前看得越远，不确定性就越⼤。

就个⼈⽽⾔，我认为决定论是令⼈讨厌的。你此时此刻阅读我的书其实在⼤爆炸那⼀刻就注定了，这种观点让我有⼀种完全⽆助的感受。（当然，我个⼈在这件事上的感受对世界之所是⽆关。）

尽管⾮决定论并没有说我能否起作⽤，我能否启动我⾃⼰的因果作⽤的链条，但它⾄少确保宇宙以不可预测的⽅式展开。