肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)的新書(shū)追溯了已經(jīng)擁有60年歷史的多世界理論，本文作者羅伯特·P·克里斯(Robert P。 Crease)對此深表贊賞。

　　《深藏之物：量子世界和時(shí)空的出現》

　　Something Deeply Hidden： Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime Sean

　　肖恩·卡羅爾

　　Oneworld(2019)

　　在本書(shū)的開(kāi)頭，肖恩·卡羅爾引用了伊索寓言中狐貍與葡萄的故事。一只饑餓的狐貍很想吃到從藤蔓上垂下的一串葡萄。即便發(fā)現自己夠不到，這只狐貍還是拒絕承認失敗，并且宣稱(chēng)那些葡萄是酸的，不能吃，然后就離開(kāi)了。在卡羅爾看來(lái)，這個(gè)寓言也概括了物理學(xué)家如何對待量子力學(xué)的那些古怪預言。

20世紀50年代提出的多世界理論(many-worlds theory)認為，平行世界每時(shí)每刻都在不斷地分叉。

　　卡羅爾覺(jué)得應該適可而止。他認為，按照多世界理論(many-worlds theory)，狐貍能吃到葡萄。這一理論由美國物理學(xué)家休·埃弗里特(Hugh Everett)在20世紀50年代后期首先提出，在這個(gè)理論中，我們所在的宇宙只是眾多平行世界中的一個(gè)，這些平行世界每一納秒(nanosecond)都在分支散開(kāi)，相互之間不會(huì )交叉也不會(huì )交流。(多世界理論不同于多元宇宙(multiverse)的概念，多元宇宙的觀(guān)點(diǎn)是在時(shí)空的不同區域存在許多自成一體的宇宙。)

　　六十年過(guò)去了，這一理論依然是人類(lèi)歷史上最離奇但又完全合乎邏輯的構想之一，它直接源自量子力學(xué)的基本原理，并沒(méi)有引入其他無(wú)關(guān)的元素。它已經(jīng)成為了流行文化的精神食糧，盡管許多以多世界理論為靈感的電影和電視劇到頭來(lái)還是在擺弄平行世界之間相互接觸的橋段，這實(shí)際上是對多世界理論的一種藐視，比如2011年上映的電影《另一個(gè)地球》(Another Earth)。

　　在本書(shū)中，卡羅爾有力地解釋了多世界理論，討論了其在后埃弗里特時(shí)代的演化，以及為什么我們所在的世界是現在這個(gè)樣子?？_爾稱(chēng)埃弗里特的這個(gè)概念是“我們觀(guān)察現實(shí)的最佳視角”，很大程度上因為其純粹的邏輯性。

　　難以捉摸的量子波

　　量子力學(xué)是現代亞原子尺度物理學(xué)的基本框架。它成功地經(jīng)受了近一個(gè)世紀的考驗，這其中包括法國物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)證實(shí)量子糾纏的實(shí)驗，量子糾纏也即某些量子現象的長(cháng)距離作用。

　　在量子力學(xué)中，世界由兩種基本成分組合而成。其一是波函數，也即一種平滑的、可以完全確定的數學(xué)表達式，它代表了關(guān)于粒子位置和特征的無(wú)數種可能性，可以用來(lái)描述粒子的信息。其二是波函數的塌縮，也即實(shí)現一種可能性并消除所有其他可能性。人們關(guān)于波函數塌縮是如何發(fā)生的有不同意見(jiàn)——可能是由觀(guān)察波函數所造成的，或者是波函數遇到經(jīng)典世界的某些部分引起的。

　　許多物理學(xué)家不假思索地接受了上述物理學(xué)圖景。實(shí)際上，在20世紀20年代由尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)和維爾納·海森堡(Werner Heisenberg)創(chuàng )立的名為“哥本哈根解釋”(Copenhagen interpretation)的概念，一直被物理學(xué)家們沿用至今。但哥本哈根解釋依然有一些難以全盤(pán)接受的因素，比如波函數是不可觀(guān)測的，預測是基于概率的，以及是什么導致了波函數塌縮。

　　休·埃弗里特(右二)創(chuàng )立了多世界理論。(圖上從左至右分別為：查爾斯·米斯納(Charles Misner)、黑爾·特羅特(Hale Trotter)、尼爾斯·玻爾和大衛·哈里森(David Harrison))

　　我們從塌縮的波函數當中能得到些什么呢?量子力學(xué)的方程式確實(shí)管用，但是波函數到底是啥是大家爭論如何解釋量子力學(xué)的關(guān)鍵?？_爾概述了哥本哈根解釋的幾種替代方案，以及它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　一種選擇是由阿爾伯特·愛(ài)因斯坦(Albert Einstein)和大衛·玻姆(David Bohm)等人提出的“隱變量”(hidden variables)方法，在這個(gè)方法的描述中，波函數只是一個(gè)臨時(shí)變通之道，物理學(xué)家最終會(huì )找到新的工具取代它?？死锼雇懈?middot;福徹斯(Christopher Fuchs)提出了另一種方法，被他稱(chēng)為“量子貝葉斯理論”(QBism，quantum Bayesianism)，他認為波函數的本質(zhì)是主觀(guān)的。因此，它僅僅指導我們去相信測量結果，而不是亞原子世界本身的真實(shí)特征。海森堡晚年的時(shí)候提出我們必須改變“現實(shí)”概念本身。借用亞里士多德提出的“效能”(potency)概念(比如，給予正確的條件后，橡果就有成為橡樹(shù)的潛力 )，他認為波函數只代表了“中間”水平現實(shí)。

　　卡羅爾認為，多世界理論是理解量子力學(xué)最直接的方法。這一理論接受波函數作為描述現實(shí)的工具。實(shí)際上，在多世界理論中有且只有一個(gè)波函數用來(lái)描述整個(gè)宇宙。此外，當一個(gè)事件發(fā)生在我們的世界時(shí)，波函數中包含的其他可能性不會(huì )消失。相反，新的世界被創(chuàng )造出來(lái)，每種可能性都會(huì )成為現實(shí)。

　　該理論十分簡(jiǎn)潔而且符合量子力學(xué)的邏輯，所以卡羅爾稱(chēng)之為“勇敢”的方法。他聲稱(chēng)，不需要擔心那些額外的世界，畢竟我們看不到它們，如果多世界理論是對的，我們甚至不會(huì )注意到有什么區別。其他世界與我們自己的世界是相互平行的，所以叫它們“鬼界”似乎也無(wú)妨。

　　貓的影分身

　　對于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，這個(gè)理論很有吸引力，因為它解釋了許多量子力學(xué)的難題。例如，在“薛定諤的貓”的思想實(shí)驗中，那只貓的“貓生”只是分叉到了不同的世界，每個(gè)世界當中有且只有一只盒子里的貓?？_爾還表明，該理論為某些復雜現象提供了更簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)鐬槭裁春诙磿?huì )有輻射。此外，該理論可能有助于推動(dòng)解決現存的物理學(xué)難題，例如如何統一量子力學(xué)與相對論。

　　《深藏之物》這本書(shū)是科普性質(zhì)的，它讓大眾知道物理學(xué)家們仍在爭論量子力學(xué)的含義?？_爾讓讀者得以快速了解量子物理學(xué)從馬克斯·普朗克(Max Planck)到現在的發(fā)展史，并解釋了為什么在引入多世界理論之前，人們對于量子力學(xué)的解讀是如此困難。該書(shū)的重頭戲是一場(chǎng)關(guān)于多世界理論含義的“蘇格拉底式對話(huà)”，對話(huà)雙方是一位富有哲思的物理學(xué)家和一位擁有科學(xué)素養的哲學(xué)家，作者設計這個(gè)對話(huà)的目的是為了掃除一般讀者可能秉持的某些直覺(jué)性想法。

　　盡管如此，一般讀者可能依舊會(huì )對卡羅爾關(guān)于“現實(shí)”的輕描淡寫(xiě)的處理方式存疑。像許多物理學(xué)家一樣，卡羅爾認為所謂現實(shí)就是一種科學(xué)理論的描述。但是憑什么物理學(xué)家可以壟斷這個(gè)概念?憑什么物理學(xué)家有權力說(shuō)其他人(更不用說(shuō)那些生活在極端情況下的人們，比如難民、士兵和絕癥患者)生活在一個(gè)不那么基本的現實(shí)中呢?是不是我們必須遵循海森堡的指導?也就是說(shuō)，我們必須依靠哲學(xué)家們已經(jīng)發(fā)展了數千年的討論“現實(shí)復雜性”的工具，才能解釋為什么狐貍難以吃到那些葡萄嗎?

　　這是多么古怪的想法啊!
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