推開平行世界的門

我其實(shí)又不是這些，也不是在這個(gè)世界中。而在平行世界中，我又全是這些，甚至更多。

我并不是發(fā)瘋了，也不是在講述科幻故事。根據(jù)多世界詮釋，上面這些就是事實(shí)。

多世界詮釋是量子力學(xué)的一種詮釋，認(rèn)為與我們世界相同的時(shí)間和空間之中，還存在許多個(gè)平行世界。多世界詮釋還認(rèn)為，我在這個(gè)世界中做的每一次選擇，都會(huì)產(chǎn)生多個(gè)平行世界：每一個(gè)世界對(duì)應(yīng)著我所做的其中一個(gè)選擇結(jié)果?？梢哉f事實(shí)上所有可能發(fā)生的事情，其實(shí)都已經(jīng)發(fā)生了或?qū)⒁l(fā)生，只不過分別處在不同的平行世界之中。

平行世界的存在，對(duì)我們的生活會(huì)有什么影響？我們應(yīng)該為此擔(dān)心嗎？一種策略是，我們可以完全忽略其他的世界。畢竟多世界詮釋已經(jīng)告訴我們，你是不可能與另一個(gè)世界溝通的，更別提遇到另一個(gè)世界的你了。不過，如果多世界詮釋是正確的，那么的確會(huì)產(chǎn)生許多新奇的推論，可以說它們都能改變我們的世界觀。

顛覆你的世界觀

你有多重身份

宇宙中所有事情發(fā)生的可能性有無數(shù)種，那么就意味著宇宙中有無數(shù)個(gè)平行世界，每個(gè)世界都講述著有關(guān)宇宙不同的故事。根據(jù)這一點(diǎn)，我們可以重新審視一下人的本性。例如在某個(gè)世界中，你可能從來沒有殺過人，但是你可能會(huì)有過這個(gè)想法；在另一個(gè)世界中，你卻真的做了；而再換了一個(gè)世界，你會(huì)是那里最恐怖的殺人犯；相反地，在又一個(gè)世界中，你卻在盡心竭力地給那里帶來和平。

你與他人沒有什么不同

雖然你在某一個(gè)世界中是一個(gè)恐怖殺人犯，不過別在意，事實(shí)上任何人在某個(gè)世界中都會(huì)如此。盡管在這個(gè)世界中每個(gè)人都與眾不同，但是如果把其他的世界都考慮進(jìn)去的話，很顯然，每個(gè)人都會(huì)非常相似。

你可以永生

首先，我們來談?wù)勔粋€(gè)叫作“量子自殺”的思想實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)只需要把薛定諤的貓實(shí)驗(yàn)中的貓換成一個(gè)實(shí)驗(yàn)者即可。根據(jù)經(jīng)典的量子詮釋，每一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者都有一半的概率存活，這樣經(jīng)過任意的實(shí)驗(yàn)之后，實(shí)驗(yàn)者存活的概率會(huì)越來越低。但是如果按照多世界詮釋，不管經(jīng)過多少次實(shí)驗(yàn)，總會(huì)存在一個(gè)世界，其中的實(shí)驗(yàn)者永遠(yuǎn)不死，存活概率始終是100%，這種情況被稱為“量子永生”。

技術(shù)上來說，每個(gè)人都可以在某一個(gè)世界中永生。雖然傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，我們?cè)谑澜缟仙嬉欢螘r(shí)間，然后在地下腐爛，回歸到各種分子。但平行世界為生命打開了一扇又一扇的大門：即使你在這個(gè)世界中死掉了，但是在另外一個(gè)世界中你還活得好好的，而且宇宙里可以有無限多個(gè)世界，所以說你可以永遠(yuǎn)在這個(gè)宇宙中存在下去，除非整個(gè)宇宙被毀滅。

我們不過是一個(gè)投影

英籍美國物理學(xué)家戴維·玻姆曾提出過全息宇宙論，認(rèn)為我們?nèi)庋壑苯涌梢姷娜S物質(zhì)世界的獨(dú)立個(gè)體，實(shí)際上是更高維整體的一個(gè)投影，我們由于不能理解更高維度的整體性，而誤以為我們所看到的是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。這個(gè)觀點(diǎn)其實(shí)與多世界詮釋相類似。多世界詮釋認(rèn)為整個(gè)宇宙是無窮多個(gè)世界構(gòu)成的整體，而我們所觀察到的世界只是這個(gè)宇宙中一小部分現(xiàn)實(shí)，其他的都隱藏起來不可見。所以說，我們不過是整個(gè)宇宙所投下的一個(gè)影子而已。

現(xiàn)實(shí)由我們來創(chuàng)造

盡管我們只能活在其中的一個(gè)世界中，不過我們卻參與了這個(gè)世界的創(chuàng)造過程。每一次的量子實(shí)驗(yàn)，每一次的抉擇，都會(huì)決定我們世界的走向。我們所處的世界具有唯一的過去，我們可能無法改變，但是在未來它會(huì)演變出多個(gè)世界，一部分抉擇權(quán)在我們手上。想要生活在美好的世界中？那就做好自己的重大選擇。

或許，沒什么是真實(shí)的

宇宙有無數(shù)個(gè)世界，每一種可能也都是真實(shí)存在的。但是，既然一切都是真實(shí)的，也可以說沒有什么是真實(shí)的。我們的世界，只不過是無數(shù)個(gè)夢(mèng)境中的一個(gè)而已。盡管看起來這個(gè)觀點(diǎn)有消極成分，不過事實(shí)也許就是如此。

以上這些都是我們對(duì)平行世界的推論，但是你要明白，在未來會(huì)有億萬個(gè)你以不同角度考慮這些推論，這將會(huì)使你得到億萬個(gè)感想，而其中的一個(gè)你最終會(huì)成為這個(gè)世界中的你。

為啥要有平行世界

難解的薛定諤的貓

平行世界如此玄妙，究竟有多少科學(xué)根據(jù)呢？或者僅僅是科學(xué)家的胡思亂想？量子理論對(duì)此給出明確的答案：平行世界就是基于科學(xué)推演出來的，雖然目前我們還無法通過觀測(cè)來證實(shí)。

在量子世界中，微觀粒子可以同時(shí)處于多種狀態(tài)，這種狀態(tài)被稱為疊加態(tài)，物理學(xué)家可以用一個(gè)稱為波函數(shù)的數(shù)學(xué)工具來描述。但在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)我們檢測(cè)微觀粒子時(shí)，粒子的疊加態(tài)自動(dòng)消失，最終只得到一種結(jié)果，這是為什么呢？傳統(tǒng)的量子理論認(rèn)為，一旦觀測(cè)者對(duì)粒子進(jìn)行觀測(cè)，波函數(shù)就會(huì)“坍縮”掉，隨機(jī)變?yōu)槠渲械囊环N狀態(tài)。這種傳統(tǒng)的觀點(diǎn)就是哥本哈根詮釋，主要是由丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾和德國物理學(xué)家維爾納·海森堡于1927年在哥本哈根合作研究時(shí)共同提出的。

奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤不太贊成哥本哈根詮釋，于是舉了一個(gè)十分著名的思想實(shí)驗(yàn)——薛定諤的貓。如果把一只貓、放射性原子核和裝有劇毒氣體的玻璃瓶放到一個(gè)封閉的盒子之中，當(dāng)盒子內(nèi)探測(cè)器監(jiān)測(cè)到有衰變粒子時(shí)，就會(huì)打破一個(gè)有劇毒氣體的玻璃瓶，這樣就會(huì)殺死這只貓。放射性原子核有一半的概率衰變，但如果沒有進(jìn)行觀測(cè)，衰變粒子則同時(shí)處于存在和不存在的疊加態(tài)中。這樣實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，貓就會(huì)同時(shí)處于活和死的疊加態(tài)，除非你打開盒子去觀察內(nèi)部情況，這樣測(cè)量貓的狀態(tài)就會(huì)使貓又活又死的疊加態(tài)突變?yōu)槲ㄒ坏囊环N狀態(tài)，也就是波函數(shù)坍縮。

哥本哈根詮釋的最大問題：為什么測(cè)量會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮？波函數(shù)是怎么坍縮的？這些問題始終難以回答，成了哥本哈根詮釋的最大弱點(diǎn)。

于是多世界詮釋就來了。它最先是由美國物理學(xué)家休·艾弗雷特在1957年提出來的。多世界詮釋認(rèn)為，每一個(gè)測(cè)量結(jié)果都已經(jīng)“發(fā)生”了，但是分別處在不同的“世界”或“宇宙”之中。這樣，波函數(shù)根本沒有坍縮，粒子的狀態(tài)仍是疊加態(tài)。例如，對(duì)于薛定諤的貓，艾弗雷特認(rèn)為，打開盒子之后，此時(shí)宇宙分裂為兩個(gè)世界：在其中的一個(gè)世界貓是活著的，在另一個(gè)世界貓是死的。一旦分裂開來，這些世界就各走各路，彼此之間再也沒有交集。

敲開平行世界之門

一次量子測(cè)量就能產(chǎn)生兩個(gè)世界，如果我們經(jīng)常進(jìn)行量子測(cè)量，豈不是要產(chǎn)生無窮多個(gè)不同的世界？為了解釋量子測(cè)量問題，至于這樣嗎？這個(gè)問題看起來令人困惑，但其實(shí)并不是如此地不著邊際。

為了理解多世界詮釋為什么是這樣子，我們來把經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)做一下對(duì)比。在經(jīng)典力學(xué)里，物體可以具有確定的狀態(tài)，而且都可以直接去觀測(cè)，但是在量子世界中并不是這樣。比如一個(gè)微觀粒子，其中自旋方向有兩個(gè)：朝上和朝下。如果是經(jīng)典力學(xué)的話，那么粒子可能的狀態(tài)為：

“自旋朝上”或“自旋朝下”

而對(duì)于量子力學(xué)來說，粒子同時(shí)處于所有狀態(tài)的疊加態(tài)之中，我們可以把這種疊加態(tài)用下面的形式表示：

“自旋朝上”+“自旋朝下”。

其中，上面的“+”意思是把兩種狀態(tài)疊加在一起。

為了描述這種疊加態(tài)的測(cè)量過程，我們得加入一個(gè)觀測(cè)者。但這并不意味著需要一個(gè)有“意識(shí)”的觀測(cè)者，我們可以只需一種能檢測(cè)微觀世界的儀器。觀察者可以是一個(gè)活人，也可以只是一臺(tái)錄像機(jī)，為了避免混淆，我們只把它稱為“儀器”。

在大多數(shù)情況下，儀器與粒子的狀態(tài)彼此獨(dú)立。如果把儀器考慮進(jìn)去的話，會(huì)有兩種情況。根據(jù)傳統(tǒng)觀點(diǎn)，當(dāng)儀器觀測(cè)粒子時(shí)，量子狀態(tài)會(huì)坍縮為兩個(gè)可能狀態(tài)中的一種：自旋朝上或自旋朝下，也就是這種情況：

（“自旋朝上”；儀器說“朝上”）或（“自旋朝下”；儀器說“朝下”）。

那么，為何不把“或”改為“+”呢？于是，當(dāng)儀器觀測(cè)粒子時(shí)，最終情況是這種：

（“自旋朝上”；儀器說“朝上”）+（“自旋朝下”；儀器說“朝下”）。

這種情況意味著儀器也與粒子一起進(jìn)入了疊加態(tài)，粒子原本的波函數(shù)也就不會(huì)坍縮。儀器進(jìn)入了疊加態(tài)，說明它處于多種狀態(tài)，但我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中只得到其中的一個(gè)觀測(cè)結(jié)果，從沒有發(fā)現(xiàn)儀器能同時(shí)顯示多個(gè)觀測(cè)結(jié)果。這是為什么呢？

因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中，除了這個(gè)粒子和儀器以外，還有其他的東西：這里是地球上其他的東西，地球外面是廣袤無垠的太空。這些事物——它們組合起來被稱為“環(huán)境”——也是有量子狀態(tài)的。環(huán)境中的光子和空氣分子會(huì)不停地與儀器相撞，這樣，我們就不能把儀器與環(huán)境孤立起來，而應(yīng)該是把環(huán)境也考慮進(jìn)去。于是，系統(tǒng)的疊加態(tài)可寫成下面的形式：

（“自旋朝上”；儀器說“朝上”；環(huán)境1）+（“自旋朝下”；儀器說“朝下”；環(huán)境2）。

可以看出，環(huán)境分裂成了兩個(gè)彼此獨(dú)立的環(huán)境。這意味著，我們?cè)谶M(jìn)行量子測(cè)量時(shí)，波函數(shù)從來就沒有坍縮過，不過宇宙會(huì)出現(xiàn)彼此毫無關(guān)系的兩個(gè)世界。

在上面的討論中，我們只利用了量子力學(xué)的基本法則，所以說量子力學(xué)本身就包含著平行世界的思想，不管你喜不喜歡。

可交互的平行世界

大量而有限的平行世界

前面說過，艾弗雷特的多世界詮釋是將波函數(shù)作為理論的重要一部分，而且所預(yù)測(cè)出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完美相符。但是波函數(shù)究竟是什么呢？是現(xiàn)實(shí)真實(shí)存在的，或者只不過是我們發(fā)明出的計(jì)算工具？現(xiàn)實(shí)到底是怎么一回事？

為了解決這個(gè)困惑，來自澳大利亞格里菲斯大學(xué)的物理學(xué)家霍華德·懷斯曼和他的同事最近找到了一個(gè)方法。簡(jiǎn)單而言，他們的方法就是去掉了波函數(shù)的概念，取而代之的是一個(gè)大量的但是有限的平行世界。他們聲稱，我們的世界與其他大量的世界共享同樣的空間，每一個(gè)世界之中都遵循牛頓的經(jīng)典物理學(xué)定律。我們世界的粒子可以與其他所有世界中的粒子產(chǎn)生一種微妙的作用力。而我們所認(rèn)為的量子世界怪異的現(xiàn)象就是這些世界彼此碰撞的結(jié)果。如果這些世界之間的相互作用不存在，或者只有一個(gè)世界的話，那么所有的量子現(xiàn)象都會(huì)消失，牛頓物理學(xué)將會(huì)統(tǒng)治一切。

這種理論則被稱為可交互的平行世界理論。除了沒有波函數(shù)這個(gè)概念，這個(gè)理論與多世界詮釋不同之處還在于：平行世界的數(shù)量是有限的；即使在量子測(cè)量之前平行世界也一直存在；平行世界可以通過相對(duì)應(yīng)的粒子之間發(fā)生相互作用。

為了證明他們的理論確實(shí)可行，懷斯曼和他的同事利用他們的可交互的平行世界理論去解釋了一些量子現(xiàn)象。他們選擇了一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)，即雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，光子一個(gè)一個(gè)地從發(fā)射器中發(fā)射出來，穿過兩條平行的細(xì)縫，抵達(dá)后面的感光板。如果光子僅僅是個(gè)粒子的話，那么你會(huì)在感光板上看見兩條與細(xì)縫相對(duì)應(yīng)的光斑。但是事實(shí)并不是這樣，感光板上出現(xiàn)的是明暗相間的干涉條紋。干涉條紋是怎么出現(xiàn)的？通常認(rèn)為，光子也是一種波，它可以同時(shí)穿過兩條細(xì)縫，穿過后形成的兩個(gè)波會(huì)彼此干涉。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明光子具有波粒二象性。

而根據(jù)可交互的平行世界理論，每一個(gè)光子都與其他世界中的“幽靈”光子產(chǎn)生相互作用，使得我們世界的光子的運(yùn)動(dòng)路徑產(chǎn)生特定的變化。懷斯曼和他的同事們發(fā)現(xiàn)，只需要41個(gè)世界的存在，就可以產(chǎn)生與實(shí)驗(yàn)相同的干涉條紋。

也許真能與另一個(gè)世界對(duì)話

他們表示，多重世界之間的相互作用力，也許可以解釋許多未解之謎，例如引力。長期以來，在引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力這四種基本作用力中，引力和其他三種作用力無法統(tǒng)一，這是現(xiàn)代理論物理學(xué)最大的難題之一。如果引力是來自其他世界對(duì)我們這個(gè)世界的作用力，那么與其他三個(gè)作用力合不起來也就正常了。

另外，薛定諤方程對(duì)量子現(xiàn)象所做的預(yù)測(cè)，等價(jià)于多重世界是無限多個(gè)。如果世界的數(shù)量是有限的，那么薛定諤方程只是一個(gè)近似值。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的仔細(xì)觀測(cè)和分析，我們還可能確定究竟有多少個(gè)世界存在。

不過這個(gè)理論還處于初級(jí)階段，還需要許多理論支持。它是否能完全代替波函數(shù)，物理學(xué)家還不能確定。但是如果這個(gè)理論是正確的話，那么隨之而來的是一個(gè)令人興奮的可能性：我們可以通過實(shí)驗(yàn)來找到其他世界存在的證據(jù)，甚至間接與其他世界進(jìn)行交流。也許哪一天，你真會(huì)與另一個(gè)世界的你對(duì)話。