我們處在一個什麼樣的世界中？
這個問題古今中外的哲人和科學家苦苦探尋，至今還沒有確定答案。今天的現代人如果還不瞭解相對論和量子力學，那他至少可以說與現代世界脫鉤了，因為我們現在所享有的互聯網、高速通信、人工智能、基因技術以及其它諸如航天航空、深海探索，甚至包括大規模殺傷性武器核彈，所有這一切，無不是在相對論和量子力學的基礎研究上發展起來的。
因此我們每個現代人很有必要科普一下，從而更深刻理解我們的生存世界。
相對論與量子力學一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱。
愛因斯坦的相對論，將我們的從牛頓的經典物理世界中解放出來，他描繪了一個空間、時間都可變的世界，物質和能量可以互相轉化，即著名的質能方程：E=mc，原子彈由此被製造出來，從此改變了世界戰爭與和平的格局。愛因斯坦通過嚴格的證明揭示了：引力事由空間扭曲產生的，而空間之所以會扭曲，是因為有大質量的物體的存在，比如恆星、黑洞。
量子力學由普朗克研究黑體輻射時提出，後經過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、薛定諤、海森堡、泡利、玻恩、狄拉克等人不斷完善，今天量子力學徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界裡，粒子不是球，而是不斷跳躍的概率雲，它們不只存在一個位置，這些粒子的行為更像是一種“波”。
量子力學與經典力學的一個主要區別
在經典力學中，一個物理系統的位置和動量，可以無限精確地被確定和被預言。至少在理論上，測量對這個系統本身，並沒有任何影響，並可以無限精確地進行。在量子力學中，測量過程本身對系統造成影響。
不確定性原理
海森堡在1927年首次提出：一個微觀粒子的某些物理量（如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等），不可能同時具有確定的數值，其中一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大。
概率主導的世界
在經典力學中，每個粒子的位置和動量，全部是完全可知的，它們的軌跡可以被預言。通過測量，可以確定每一個粒子。在量子力學中，每個粒子的位置和動量是由波函數表達，因此，當幾個粒子的波函數互相重疊時，給每個粒子“掛上一個標籤”的做法失去了其意義。
量子糾纏
糾纏的粒子有驚人的特性，這些特性違背一般的直覺。比如說，對一個粒子的測量，可以導致整個系統的波包立刻塌縮，因此也影響到另一個、遙遠的、與被測量的粒子糾纏的粒子。
微觀量子到宏觀宇宙
1954年，愛因斯坦在給馬克斯·波恩的信中，提出了怎樣從量子力學的角度，來解釋宏觀物體的定位的問題。
這個問題的另一個例子是薛定諤的貓的思想實驗。
實驗是這樣的:在一個盒子裡有一隻貓，以及少量放射性物質。之後，有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。
根據經典物理學，在盒子裡必將發生這兩個結果之一，而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結果 。在量子的世界裡，當盒子處於關閉狀態，整個系統則一直保持不確定性的波態，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開後才能確定。
直到1970年左右，人們才開始真正領會到，上述的思想實驗，實際上並不實際，因為它們忽略了不可避免的與周圍環境的相互作用。事實證明，疊加狀態非常容易受周圍環境的影響。比如說，在雙縫實驗中，電子或光子與空氣分子的碰撞或者發射輻射，就可以影響到對形成衍射非常關鍵的各個狀態之間的相位的關係。在量子力學中這個現象，被稱為量子脫散。
它是由系統狀態與周圍環境影響的相互作用導致的。這個相互作用可以表達為每個系統狀態與環境狀態 的糾纏。其結果是隻有在考慮整個系統時（即實驗系統+環境系統）疊加才有效，而假如孤立地只考慮實驗系統的系統狀態的話，那麼就只剩下這個系統的“經典”分佈了。
量子世界是如此不確定、詭異，但是那確實是理論的推導，並有很多實驗驗證，雖然不是都能用實驗驗證。那麼如何解釋光子、電子的雙縫實驗和薛定鄂的貓思想實驗。
哥本哈根解釋：意識的參與
物理學中著名的“單電子雙縫干涉”實驗正是微觀粒子運動不確定性和隨機性的體現。在這個實驗中，單電子通過雙縫後竟然發生了干涉。在經典力學看來，電子在同一時刻只能通過一條縫，它不可能同時通過兩條縫併發生干涉。
但是，當科學家試圖通過儀器測定電子究竟通過了哪條縫時，永遠只會在其中的一處發現電子。兩個儀器也不會同時偵測到電子，電子每次只能通過一條狹縫。這看起來好像是測量者的觀測行為改變了電子的運動狀態，這種反常的現象又作何解釋呢，物理學家玻爾提出了著名的“哥本哈根解釋”：當人們未觀測時，電子在兩條縫位置都有存在的概率；但是，一旦被測量了，比如說測得該電子在左縫位置，電子有了準確的位置，它在該點的概率為1，其他點的概率為0。也就是說，該電子的波函數在被測量的瞬間“塌縮”到了該點。
玻爾把觀察者及其意識引入了量子力學，使其與微觀粒子的運動狀態發生關係。但觀察者和“塌縮”的解釋並不十分清晰和令人信服，也受到了很多科學家的質疑。例如，塌縮是如何發生的，是在一瞬間就發生，還是要等到光子進入人們的眼睛並在視網膜上激起電脈衝信號後才開始。
多世界解釋：平行宇宙
有沒有辦法繞過這所謂的“塌縮”和“觀測者”，剔除觀察者的主觀成分呢？
埃弗雷特提出了一個大膽的想法：如果波函數沒有“塌縮”，則它必定保持線性增加。也就是說，上述實驗中電子即使再觀測後仍然處在左/右狹縫的疊加狀態。
埃弗雷特由此進一步提出：人們的世界也是疊加的，當電子穿過雙縫後，處於疊加態的不僅僅是電子，還包括整個的世界。
也就是說，當電子經過雙縫後，出現了兩個疊加在一起的世界，在其中的一個世界裡電子穿過了左邊的狹縫，而在另一個世界裡，電子則通過了右邊的狹縫。
這樣，波函數就無需“塌縮”，去隨機選擇左還是右，因為它表現為兩個世界的疊加：生活在一個世界中的人們發現在他們那裡電子通過了左邊的狹縫，而在另一個世界中，人們觀察到的電子則在右邊。
以“薛定諤的貓”來說，埃弗雷特指出兩隻貓都是真實的。有一隻活貓，有一隻死貓，但它們位於不同的世界中。
問題並不在於盒子中的發射性原子是否衰變，而在於它既衰變又不衰變。當觀測者向盒子裡看時，整個世界分裂成它自己的兩個版本。這兩個版本在其餘的各個方面是完全相同的。唯一的區別在於其中一個版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一個版本中，原子沒有衰變，貓還活著。
前述所說的“原子衰變了，貓死了；原子沒有衰變，貓還活著”這兩個世界將完全相互獨立平行地演變下去，就像兩個平行的世界一樣。量子過程造成了“兩個世界”，這就是埃弗雷特前衛的“多世界解釋”。
這個解釋的優點是：薛定諤方程始終成立，波函數從不塌縮，由此它簡化了基本理論。它的問題是：設想過於離奇，付出的代價是這些平行的世界全都是同樣真實的。這就難怪有人說：“在科學史上，多世界解釋無疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論。”
量子力學的發展革命性地改變了人們對物質的結構以及其相互作用的認識。除了引力外，其它物理基本力都可以用量子場論描寫。
目前量子力學的兩種解釋，到底哪一個是正確的？或者說兩者都是正確的?物理學到今天還沒有定論，科學似乎走進了死胡闖，前面有一面巨幕擋住了科學前進的道路，但是人類探索終極真理的步伐永遠不會停下!
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