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）。在其最常见的解释中，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车）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。它们聚集成稀疏细长的带状，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，那么它的齿轮、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（如汽车）都继承了量子力学的怪异属性。当我停下我的迷你汽车时，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。假设我忘记把车停在哪了，而且车没有被拖走或被偷，那么我将在停车的确定位置找到它。在我们生活的世界里，物体在短时间内的运行相当可靠，不可预测性要在更长的时间内才会悄然而至。 汽车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见的生物体而言，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。如果一只在房间中被捕猎者追捕的苍蝇在飞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。