“即使在原则上，我们也不能要求电子不在场!”
赫尔曼·韦尔群理论和量子力学(1950)
H你听说过马丁·盖尔的故事吗?
他和他的新娘以及刚出生的儿子住在法国西南部比利牛斯山麓的一个小村庄阿蒂加特。1548年，24岁的马丁·盖尔被自己的父母指控犯有盗窃罪后失踪，丢下家人。8年后，在他的父母去世后，盖尔回到了家乡，与妻子、儿子和村民们团聚。
在接下来的三年里，盖尔和他的妻子伯特兰德又生了两个孩子。一切都进行得很顺利，直到一个外国士兵穿过小镇，声称回来的人不是真正的马丁·盖尔，而是一个叫阿尔诺·杜·提尔的冒牌货。原告声称曾在西班牙军队中与盖雷并肩作战，并说盖雷在战斗中失去了一条腿。贝特朗德没有理会这一指责，他确信和她一起生活的那个人是她的丈夫，而且一直都是她的丈夫。但不久，盖雷的叔叔和贝特朗德的继父加入了外国士兵的行列，指控这个人伪造了盖雷的身份，并把他送上了法庭。
如果电子是可分辨的，那么一切都将是混沌。
这是一个在我们的集体想象中持续存在的故事——已经被拍成了电影、音乐剧、历史小说、电视剧和电视剧辛普森一家因为它触动了我们的痛处:我们对身份的概念在某种程度上是不安全的。我们怎么能确定一个人是谁，即使是亲近的人?我们怎么能确定自己是谁那个我们是吗?在一个不断变化的世界里，身份意味着什么?
早期的活力派哲学家有一个现成的答案:我们每个人都有一个神圣的灵魂，我们的肉体只不过是由我们看不见的自我驱动的木偶。但科学已经侵蚀了这个答案，并在物质身体本身中寻找身份:在微观层面上，还原论的梦想承诺，一定有什么东西可以把我们彼此区别开来。这是我们身份的坚实基础，由分子和原子构成。
然而，这条道路远比看上去的更不稳定。把你的目光投向站在法庭上的格雷。放大。仔细看看他的脸，他的皮肤，他的毛孔。深入到他最基本的选民。看到那个电子了吗？这是盖尔自己的基石。但是如果我们把电子放在试验上而不是放在Guerre上呢？
Y是的，我们都可以对将基本粒子完全应用于该定律的奇怪之处傻笑。是的，我们都可以期待一些令人尴尬的双关语。让我们把他们赶走，好吗?房间里的空气是电. 被告是带电以严重的身份诈骗罪。好。让我们继续。
法官轻敲木槌宣布法庭肃静。12名陪审员正坐。被告在座位上局促不安，令其律师懊恼，令素描师沮丧。
电子-任何电子是一种基本粒子，也就是说它没有已知的子结构。Guerre是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由基本粒子组成的，但基本粒子是这条线的终点。它们是由虚无构成的，因为它们是物质世界最基本的组成部分。电子是一个点，完全不占任何空间。每一个电子都被单独定义为它的质量(微小)，自旋(1/2)和电荷(负)。这三个特征包括在托托电子的完全和全面的同一性，因为它对空间范围的缺乏，没有空间容纳任何进一步的属性。
这意味着什么?每个电子都是其他电子的精确写照，即使是最微小的偏差也没有丝毫的回旋余地。不像盖尔这样的复合宏观物体，或者我们日常经验中的任何其他物体，电子不仅是相似的，如果是不可思议的相似的话，而且是非常非常相似的完全相同的-可互换的，可替换的，仅仅是占位符，写着“电子”的空标签，仅此而已。
这产生了一些相当奇怪但可衡量的后果。考虑下面的例子:我们有两个基本粒子，A和B，还有两个盒子，我们知道每个粒子在任何给定的时间都必须在这两个盒子中的一个。假设A和B是相似但不同,设置允许四种可能:一个是盒子1,B是在盒子2中,A和B都是盒子1,A和B都是在盒子2中,或者是在盒子2,B是框1。概率规则告诉我们，有四分之一的几率在每种构型中找到这两个粒子。
另一方面，如果粒子A和B确实是完全相同的，我们必须在我们的思维中做出一个相当奇怪的调整，因为在这种情况下，说a在方框1中，B在方框2中，或者说B在方框1中，a在方框2中，实际上没有区别。这些情景最初被认为是两种截然不同的可能性，事实上是完全相同的。总的来说，现在只有三种可能的构型，概率分配了三分之一的几率，我们将发现其中任何一种构型中的粒子。
实验证实微观世界符合三分之一的统计。把被告换成另一个同类——宇宙不会有任何区别，我们也不会。
年代一号核心为辩方。为了证明这一点，辩护律师请麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的理论物理学家弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)作证。为了确立他作为专家的地位，辩方律师将威尔切克的资历记录在案:他出版了无数的书籍和科学论文，获得了一长串的奖项。“哦，”律师微笑着说，“还有诺贝尔奖。”检察官似乎不情愿地留下了印象。
“Wilczek博士，”辩护律师开始说。“你已经陈述了你认为是量子场论中最深刻的一个结果。你能在法庭上重复一下那是什么吗？”
物理学家靠向麦克风。“这两个电子是无法区分的，”他说。
难以区分的确凿证据，也是三分之一统计的直接结果，是干扰。威尔切克解释说，干扰暴露了电子的秘密生命。通过观察，我们总会发现电子是一个微粒，但当我们是不看它，电子具有波的性质。当两个波重叠时，它们会相互干扰，在它们的相位将峰与峰对齐的地方进行叠加和放大，将波谷与波谷对齐，并在它们发现自己不同步的地方进行抵消和消除。这些干扰波不是在物质介质中波动的物理波，而是称为波函数的数学波。当物理波以其振幅携带能量时，波函数携带概率。因此，尽管我们从未直接观察到这些波，但它们干扰的结果很容易从它如何影响概率和实验的统计结果中看出。我们需要做的就是数数。
人们不禁要问，究竟是电子如此迂回，还是空间本身如此。
关键的一点是，只有真正相同的、无法区分的事物才会相互干扰。一旦我们找到一种方法来区分它们——不管是粒子、路径还是过程——干扰就会消失，而隐藏的波就会突然以粒子的形式出现。如果两个粒子相互干涉，我们就可以绝对肯定地知道它们是相同的。果然，一个又一个实验毫无疑问地证明了这一点:电子干涉。它们是一样的，不是因为愚蠢或视力差，而是因为它们深深地，深深地，本质上是不可区分的，每一个。
这不是一个次要的技术问题。这是量子的奇异世界和我们经验的普通世界之间的核心区别。Wilczek说，电子的不可分辨性是“使化学成为可能的因素”。“这是允许物质的可复制行为的原因。”如果电子是可分辨的，通过微小的差异不断变化，那么一切都将是混沌。正是它们的离散性、确定性和数字化特性使得它们能够在错误的世界中容忍错误。
它们的同一性意味着，虽然我们可以笼统地谈论电子，但我们却不能对任何一个特定的电子作出任何说明。Wilczek说:“如果你有两个电子，后来又观察到两个电子，但在中间阶段你没有观察到它们，你就不能说哪个是原来的哪个是原来的。”“这不仅仅是你感到困惑——原则上不可能分辨出哪个是哪个。”
新墨西哥州圣达菲圣约翰学院的物理学家、历史学家和音乐家彼得·佩西奇（Peter Pesic）这样说：“我们可以说‘有五个电子’。我们可以给它们一个基数。但我们不能给它们序数。”基数就是数字。五个电子。序数是排序的数字-第一个,第二,第三,第四,第五．说我们可以有没有序数的基数，就是说我们可以给组加上标签，但不能给它的任何个体成员——这本身就意味着它的成员根本不是个体。“这非常令人惊讶，”佩西克继续说，“因为我们认为基数和序数总是同时适用的。在微观层面，这是不正确的。你只有一个，没有另一个。”
T检察官在证人席前慢慢地来回踱步，考虑着他的交叉盘问。他认为，也许我们可以通过它们在空间中的位置而不是它们的固有特征来区分电子。即使两个电子在任何方面都是相同的，我们当然可以仅凭一个电子是相同的这一事实就把它们区分开来在这里另一个呢那里可以吗?
威尔切克的回答很简单:“没有。”虽然微粒似乎占据了空间中的特定点，但波的本质却并非如此。所以当像我们的电子这样的粒子没有被监视的时候，它们就会变得弥散和无位置。它们的波函数，虽然集中在空间的特定区域，但延伸到无限，因此，如果有人决定去寻找它们，它们的微粒特性在任何地方都有很小但非零的可能性。
当没有人看的时候，电子就不看了在任何地方这是一个如此奇怪的事实，人们不禁要问，究竟是电子在迂回，还是空间本身在迂回。当我们不看的时候，太空会发生什么?它会消失吗?
Wilczek所说:“量子力学密切相关的另一个方面不可分辨性,和竞争对手最严重的方面,如果你想要描述的两个电子,这并不是说你有一个波函数和一个单独的波函数,每个生活在三维空间。你真的有六-六维波函数意味着在特定位置找到每个电子的概率不是独立的，也就是说，它们是纠缠的。
电子的同一性不仅削弱了事物的概念，也削弱了空间的概念。
在旧的看待事物的方式中，我们有空间，然后我们把东西放进去。在量子理论中，我们有诸如电子和空间这样的东西来描述它们之间复杂的关系和相互依赖，“这里”和“那里”这样的局域点就像冰山的尖端一样窥视着我们。
当两个粒子纠缠在一起时，它们的特性身份它不是单独存在于粒子中，而是存在于粒子之间的关系中，这种关系以爱因斯坦所说的“幽灵的远距离作用”绕过了通常的空间限制。布里斯托尔大学的哲学家詹姆斯·雷德曼说:“我们遇到的问题是，物质的粒子经常纠缠在一起。”“世界的状态不能单独写成所有粒子的状态。他们都是联系在一起的。”
电子(所有粒子)的同一性不仅削弱了事物的概念，也削弱了空间的概念，揭示出它们是同一枚微弱硬币的相反两面。这是一个线索，表明我们把世界分成几部分的方式有问题。这是一种整体论的线索，一种潜在的统一性。
一个什么?
有些人，比如威尔切克，说是一块田地。他说，所有的电子看起来都一样，这并不神秘，因为它们都是一种表现，一个相同的潜在电子场的暂时激发，这个电子场贯穿于所有空间，所有时间。而物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)等人则认为只有一个粒子。他提出，也许电子是无法区分的，因为只有一个电子，但它在空间和时间中走的是如此复杂的路径，以至于在任何给定的时刻，它似乎都有很多。戈特弗里德·莱布尼茨，17世纪的哲学家，提出了不可分辨同一性原则，即如果你不能区分两件事，它们就不是两件事。一方面，电子似乎反驳了这一原理。另一方面，也许是粒子的多样性，或者是世界是一种滑稽的幻觉。
有人说，时间是阻止一切同时发生的因素。同样，空间是阻止一切成为一个的东西，或者用惠勒的话来说，“阻止一切发生在我身上的东西。”但在量子领域，空间提供的支架退却了，所有身份和事物的概念也随之退去，存在的多元性也随之退去。电子无处不在，电子无处不在。一个没有身份的逃犯。歹徒无托辞
而且，很明显，从定义上讲，没有身份欺诈。但是它建造的人类呢？
Z伯父。
贝特兰德，Guerre的妻子，一直拒绝相信她的丈夫是个骗子。但在审判过程中，她改变了主意，认为尽管自称是Martin Guerre的男子知道他们早期关系的许多亲密细节，但他不是她嫁的那个人。然而，当争论不休的葛雷转向她打赌说，如果她发誓说他不是她的未婚夫，他就会很高兴地同意处死自己时，贝特朗德保持沉默。Martin Guerre，现在被判为Arnault du Tilh，被判斩首死刑。
这名在劫难逃的男子在图卢兹提起上诉，坚称自己就是真正的马丁·盖尔。他提出了如此令人信服的理由，以至于上诉法庭的法官准备判他无罪，令所有人吃惊的是，一个人出现在法庭上，声称自己是真正的马丁·盖尔。他长得很像被告，只是他走路用的是一条假腿。尽管马丁·盖尔无法回忆起许多关于他早期婚姻的令人信服的私人细节，但盖尔的家人和镇上的居民立即被说服了:这马丹盖赫。那名受审的男子因被砍头而被拖走，而贝特兰德则请求她的丈夫原谅。
在判决中，法院判定du Tilh不是Martin Guerre。但作为马丁·盖尔意味着什么呢?这是一种坚持不懈的行为。它是通过某种平滑、无缝的轨迹，与空间和时间中每一个其他时刻的马丁·盖尔(Martin Guerre)相连接，遵循爱因斯坦所说的完美逼真且无偏差的世界线。
再次放大。Guerre由基本粒子组成，但它们的文字线根本不是线，只是一系列被奇怪的、分裂的陷坑隔开的点。用惠勒的话来说，埃利克龙的世界线是一条巨大的烟雾巨龙，它有着清晰的头部、独特的尾巴，中间只有蒸汽。惠勒说：“我们称之为现实的东西，是由几个观察的铁柱组成的，在这些铁柱之间，我们用想象和理论的精细纸结构来填充。”
我们想相信，一件事不知何故比它各部分的总和还要重要。如果我们去掉一个电子的电荷，它的质量，它的自旋，就会有剩余的东西，一个秃顶的电子，一个个体性正如哲学家们所说，这是一种原始的本真。我们想相信，它意味着存在这电子而不是那个，即使没有任何观察、实验或统计数据能够揭示它。我们想要相信原始的真实性，因为我们想要相信原始的真实性我们的ness-that我们应该满足我们两的一天,一个完美的克隆到每一个细节,每一个梦,甚至完全无法区分最敏锐的观察者,仍然会有,在里面的东西的感觉是我们而不是双,无形的和不可言喻的但真的不同。即使两个马丁·盖尔之间没有任何差别，人们也会暗自发笑他是真的。
我们想相信它，但量子力学不让我们相信。“我们被愚弄了，以为我们的区别在于我们的物质本质，但这只是我们的一个很大的误解，”Pesic说。当电子干扰另一个电子时，它原始的这性和那性混在一起时，它的匆促会变成什么样子呢?认识论规定本体。因此，它似乎更有可能是一种哲学家对灵魂的演绎，一种安慰，一种幻觉。在神话中，在宗教中，我们寻求合一。只是没那么多，我们就消失了。
那么，如果构成我们的基本粒子并不是以物体的形式存在，我们该怎么做呢我们存在吗?
“我认为，到最后，”Ladyman说，“很可能这个世界不是由任何东西组成的。”
佩西奇说：“当电子越来越多时，它们共同形成的状态开始变得越来越明显。”。“所以，你和我有某种身份的原因是我们由如此多的这些难以区分的组成部分组成。这是我们的状态这是可区分的，而不是我们的物质性。”
“这是一个奇怪而美丽的想法，”Pesic继续说道。“没有任何一种成分——没有电子，没有质子——带有任何标记。但它们一起存在的状态变得足够复杂，然后可以从其他由相同的不可区分的电子和质子组成的人的状态中区分出来。”
“我的文体重要的是我是如何组织的，而不是我是由什么组成的，”Ladyman说。“但我们当然知道这一点，因为我们知道我们体内的细胞一直在被替换。结构的功能性组织，而不是组成它的物质，才是重要的。”
是的，我们知道这一点，我们是身体流动的实体，我们的身体是忒修斯的船只，像夜间的悖论一样流逝。然而，我们倾向于相信，如果我们在任何给定的时刻拍下自己的快照，我们会发现我们是由某种东西组成的某种东西会消逝，某种会改变，但是某物．
但是陪审团说:不。那里没有那里。
我们的身份是一种状态，但如果它不是物质状态，也不是单个物理对象的状态，比如夸克和电子，那么它就是一种状态什么？
信息的一种状态。拉迪曼建议，我们可以用“真实模式”来取代“事物”的概念——这一概念首先由哲学家丹尼尔·丹尼特提出，并由拉迪曼和哲学家唐·罗斯进一步发展。“另一种表达对象含义的方式是谈论信息压缩，”Ladyman说。“因此，如果你在描述中包含了跟踪世界的信息理论复杂性，那么你可以声称某些东西是真实的。”
考虑一只猫。在计算方面，我们可以用位图来表示猫，一种逐字逐句的描述，精确到最精细的粒度。或者，我们可以忽略猫的微观细节，简单地称之为“猫”，从而将猫呈现为更粗的颗粒。在第一种情况下，我们必须使用许多比特和大量计算资源来描述每个比特如何随时间单独改变其位置。在第二个例子中，人们几乎不费吹灰之力就能完成与“猫穿过房间”这句话相同的壮举。因此，猫是一种真实的模式——一种真正的独立于思维的宇宙本体论文章，因为它的计算效率很高。
现在考虑一个非真实的物体。“唐·罗斯举了他的左耳垂的例子，纳米比亚最大的大象和迈尔斯·戴维斯的最后一个独奏，”Ladyman说。“想象一个由这三种东西组成的合成物。通过限定这三样东西，你并不能减少追踪世界的计算复杂度，因为它们并没有形成一个真正的模式。这个集合不包括任何可投射的概括。你的部分是这样的。你是一个真正的模式，尤其是你身体的各个部分，因为我们可以只谈论你，而你拖着你所有的部分到处走。”
如果这样的例子给人的印象是，真实的模式是粒子的模式，那么要小心：粒子，就像我们的电子一样，本身就是真实的模式。“我们用一种类似粒子的描述来跟踪真实的模式，”拉迪曼说。“一直以来都是真实的模式。”
我们不过是转瞬即逝的模式，噪音中的信号。钻下去，物质性的外观给让路;在它下面,什么都没有。“我认为，到最后，”Ladyman说，“很可能这个世界不是由任何东西组成的。”
即使如此，我们也可以指向模式并指定名称。模式越复杂，我们就越有可能通过压缩其微观描述获得更多的潜在收益，而身份的情况也就越严重。考虑一个大脑中有许多神经元，就像银河系中的恒星一样，通过数万亿的连接连接在一起，它是已知宇宙中最复杂的物体。试着压缩它。只要两个字就可以了。叫它马丁·格雷尔。再往前推。一个单词，一个字母。
称之为“我”。
阿曼达·格夫特(Amanda Gefter)是一位物理学作家，著有《闯入爱因斯坦的草坪：一个父亲，一个女儿，一无所有的意义，一切的开始。她住在马萨诸塞州的剑桥市。
更多的阅读
Ladyman, j & Ross, D。万物必去:形而上学的自然化英国牛津大学出版社(2007)。
佩西奇，P。双重视野：物理学、哲学和文学中的共同身份麻省理工学院出版社，剑桥，马萨诸塞州(2002)。
威尔茨克，F.和德文，B。渴望和谐:现代物理学的主题与变奏W.W. Norton & Co.，纽约，纽约(1987)。
