薄皮大餡包

電影開(kāi)始的時(shí)候，看上去一點(diǎn)也不科幻——艾米莉到朋友家聚會(huì)，他們一起準(zhǔn)備晚餐。接下來(lái)是溫馨熱鬧的晚餐時(shí)間，大家興致正濃之時(shí)，忽然停電了。屋里屋外一片漆黑，只有遠(yuǎn)處的一個(gè)房子燈火通明，于是，休和邁克決定去那邊借個(gè)電話。那是彗星到來(lái)的夜晚，明亮的星體拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴掠過(guò)夜空。詭異的事情發(fā)生了。休和邁克回來(lái)驚恐地說(shuō)，他們?cè)谀莻€(gè)房子里看見(jiàn)了聚會(huì)的大家——包括他們自己。休找到了他弟弟（一個(gè)量子物理學(xué)家）的書(shū)，猜測(cè)這是因?yàn)槌霈F(xiàn)了“多世界的相干”：隨著選擇的不同，有無(wú)數(shù)個(gè)世界并行，在這個(gè)奇特的時(shí)間，這些世界發(fā)生了相干——不同世界的他們交會(huì)了。出了屋子的人，無(wú)法再回到他本來(lái)的世界，而是闖入了另一個(gè)“自己”所在的世界。艾米莉發(fā)現(xiàn)這里不是自己的世界，她走出了屋子，在無(wú)數(shù)亮著燈火的屋子間徘徊，挑選……

電影的劇情并不像一般商業(yè)片那樣精彩。如果你對(duì)電影提到的物理名詞一竅不通的話，更會(huì)對(duì)電影情節(jié)感到一頭霧水。但如果你對(duì)量子物理有一些了解的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)電影就像講了一個(gè)量子理論的寓言。

Real Story

波與物質(zhì)的疑云

首先，為了理解電影故事，我們要知道什么叫作相干。從物理理論來(lái)說(shuō)，干涉現(xiàn)象是波的明證和表現(xiàn)。如雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在一張黑卡紙上劃兩道狹縫，光從這兩道狹縫通過(guò)，另一邊的屏幕上就會(huì)出現(xiàn)明暗相間的光紋，因?yàn)閺莫M縫通過(guò)的兩道光，波峰與波峰疊加時(shí)，就會(huì)變亮，波峰與波谷疊加時(shí)，就會(huì)變暗，這個(gè)現(xiàn)象就是干涉，此為光是一種波的明證。而另一些實(shí)驗(yàn)證明，質(zhì)子、電子等物質(zhì)粒子都具有干涉現(xiàn)象，因此，量子理論認(rèn)為，物質(zhì)既是波也是粒子。毫無(wú)疑問(wèn)，這與我們直覺(jué)的日常現(xiàn)實(shí)相悖：一樣?xùn)|西存在于那里，它就是實(shí)在的存在，怎么會(huì)和我們印象中看不見(jiàn)摸不著的波一樣呢？

但是，比這更不可思議的是，物質(zhì)表現(xiàn)為波還是粒子，取決于你選擇看待它的方式。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果引發(fā)了人們對(duì)物理認(rèn)識(shí)的迷惑和混亂。在牛頓建立的經(jīng)典物理學(xué)中，一切都是確定而客觀的，你可以通過(guò)理論計(jì)算，來(lái)確定一個(gè)物體所有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但在量子物理的世界里，你選擇的觀察手段不同，結(jié)果就不一樣。

量子之謎

科學(xué)家布魯斯-羅森布魯姆在《量子之謎》中講了一個(gè)故事：一位客人被村長(zhǎng)邀請(qǐng)來(lái)做一個(gè)猜謎游戲，有兩間空房子，還有一個(gè)男人和一個(gè)女人。村長(zhǎng)讓他問(wèn)，哪間屋子里有這對(duì)男女，哪間是空的？然后讓他看見(jiàn)，這對(duì)男女身處其中一間屋子，另一間屋子是空的。村長(zhǎng)又讓他問(wèn)，哪間屋子里有女人，哪間屋子里有男人？然后讓他看見(jiàn)，男人在一間屋子里，女人在另一間屋子里。最后，村長(zhǎng)讓男人和女人先呆在屋子里，再讓他自己提問(wèn)。他問(wèn)問(wèn)題一時(shí)，他會(huì)看見(jiàn)男人和女人同處一間；問(wèn)問(wèn)題二時(shí)，他會(huì)看見(jiàn)男女各處一間。咦，難道在他問(wèn)問(wèn)題前，村長(zhǎng)就提前知道他要問(wèn)哪一個(gè)問(wèn)題，先做好安排了嗎？這個(gè)游戲就是比擬“觀察手段不同，結(jié)果不一樣”的量子實(shí)驗(yàn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，把原子裝進(jìn)兩個(gè)盒子。同時(shí)打開(kāi)盒子，讓原子通過(guò)雙縫打在屏幕上，原子的落點(diǎn)就出現(xiàn)干涉的現(xiàn)象，說(shuō)明原子以波函數(shù)的形式同時(shí)存在于兩個(gè)盒子之中；如果先打開(kāi)一個(gè)盒子，再打開(kāi)另一個(gè)盒子，那么原子的落點(diǎn)就均勻分布在屏上，說(shuō)明原子要么在這個(gè)盒子里，要么在那個(gè)盒子里。觀察會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生影響嗎？觀察行為會(huì)影響歷史嗎？這就是讓物理學(xué)家們視為難言之隱的量子之謎。

多世界與退相干

面對(duì)這個(gè)量子之謎，物理學(xué)家們發(fā)展出了各種理論來(lái)解釋，如曾被廣泛接受的哥本哈根解釋，把“觀察者”定義為與微觀物質(zhì)發(fā)生關(guān)系的宏觀物體（如觀測(cè)設(shè)備）。這個(gè)解釋認(rèn)為，當(dāng)觀察發(fā)生，觀察對(duì)象的物質(zhì)波就塌縮為一個(gè)確定的現(xiàn)實(shí)。電影中設(shè)定的多世界是另一個(gè)對(duì)量子之謎的解釋，休·埃弗雷特于20世紀(jì)50年代提出了這一概念。在這一解釋中，整個(gè)宇宙是一個(gè)波函數(shù)，包括你在內(nèi)的所有人都是宇宙波函數(shù)的一部分，當(dāng)你選擇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)A或?qū)嶒?yàn)B時(shí)，就有兩個(gè)你分別處于兩個(gè)平行的世界，一個(gè)你進(jìn)行實(shí)驗(yàn)A，一個(gè)你進(jìn)行實(shí)驗(yàn)B，這就避開(kāi)了“觀察者”影響現(xiàn)實(shí)的矛盾。就像電影里艾米莉和朋友們?cè)跓o(wú)數(shù)屋子中看見(jiàn)了無(wú)數(shù)自己，他們每做一次選擇，這個(gè)選擇就會(huì)分支出兩個(gè)世界。這個(gè)世界里的艾米莉選擇了退出舞劇，選擇堅(jiān)持的那個(gè)艾米莉在另一個(gè)世界抓住了機(jī)會(huì)，成為了首席舞者；休選了布的創(chuàng)可貼，就有選擇另一種創(chuàng)可貼的休在另一個(gè)世界存在……多世界解釋是對(duì)世界的最離奇、最精彩的描述之一，無(wú)數(shù)科幻小說(shuō)和文藝作品從中得到靈感，它使人類的宇宙觀得到前所未有的拓展。

多世界之間是無(wú)法互相感知和影響的，于是，電影聲稱是彗星的到來(lái)使多世界發(fā)生相干并交叉，于是有了這個(gè)故事，而當(dāng)那一夜過(guò)去，退相干發(fā)生，交叉的世界分離了。其實(shí)，退相干也是量子之謎的一種解釋，是哥本哈根解釋的擴(kuò)展，指微觀對(duì)象的波函數(shù)與宏觀環(huán)境相互作用，產(chǎn)生我們實(shí)際觀察到的結(jié)果。換句話說(shuō)，有意識(shí)的“觀察者”不存在了，波函數(shù)塌縮成一個(gè)真實(shí)的現(xiàn)實(shí)，其他可能的歷史，僅僅是可能而已。不過(guò)，所有“腦洞大開(kāi)”的理論，都是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋，所以量子之謎有多種解釋并存。多世界真的存在嗎？物理學(xué)家至今也無(wú)法給出確定的答案。