隐藏的宇宙：埃弗里特的“多世界诠释”

埃弗里特提出来“多世界诠释”理论在当时遭受到了严肃的批评，并让整个学术界感到不耐烦。更有人将他的理论解读为欺师灭祖，是对波尔思考量子力学方式的大张挞伐（波尔是他导师惠勒的导师）。或许是这些批评或争论而引起的对整个学术界的厌烦，埃弗里特没有继续他在量子力学更深入的研究。1982年，埃弗里特死于心脏病突发，享年仅51岁。

埃弗里特这个名字在物理学界似乎不是那么如雷贯耳，但他在物理学研究方面却称得上是天赋异禀，也师出名门。他和赫赫有名的诺贝尔奖得主理查德·费曼和基普·索恩皆是一代物理学宗师约翰·惠勒的学生。

正是惠勒这位才华横溢的学生，为量子力学基础带来一种全新的思考方法，这种全新的思考方法是他于1957年提出的“埃弗里特诠释“，也被称为“多世界诠释”。

他的多世界诠释的基本思想就是：波函数代表的就是现实世界，会平稳演化，而进行量子测量时，波函数会演化为多个彼此截然不同的世界。

我们可以用一个例子来阐述“埃弗里特诠释”的基本思想。

给定两个不同物体(比如一个电子和一台相机),那么这二者并不是分别由单独的波函数来描述,而是只有一个波函数在描述我们关心的整个系统,如果我们讨论的是整个宇宙的话,还可以一路往上,直到“整个宇宙的波函数"。在我们考虑的情形中,有一个描述“电子+相机"组合系统的波函数。因此我们真正得到的,是所有可能组合—电子可能会被看到位于何处与相机真正观测到电子位于何处的组合的叠加。

虽然这样的叠加状态原则上包括了所有的可能性,但分在量子态中得到的权重是零。对电子位置和相机图像的大部分可能组合,概率云都消散得了无痕迹。尤其是,不可能出现电子位于某个位置但相机看到电子位于另一个位置的情形(只要你的相机功能还算正常)。

这种量子现象就叫纠缠。对“电子+相机”组合系统有个单独的波函数、是形式为“电子位于这个位,相机也观测到子位于同一位置”的各种可能情况的叠加。电子和相机并非各行其是,而是两个系统之间存在联系。

现在我们来把上面的讨论中出现过的每一台“相机”都换成“你"。这次我们不是用机械设备拍照,而是(异想天开)假设你的视力真的很好,光靠裸眼就能看见电子在哪。除此之外全都不变。根据薛定谔方程,起初并未纠缠的情形电子处于各种可能位置的叠加,而你还没有去看这个电子—会平稳演变成纠缠的情形—电子能够被观测到的每一个位置与你确实看到电子在那个位置的叠加。

测量没有什么特别之处,只不过是两个系统以适当方式相互作用时发生的事情。而相互作用之后,你和与你相互作用的系统就处于叠加态,这个叠加态的每一部分都有一个你,看到电子位于稍稍有些不同的位置。

问题在于,这个说法仍然跟你观察量子系统时实际体验到的情形不符。你从来不觉得自己变成了不同可能测量结果的叠加,你只会认为自己看到了某个确定结果,而这个结果可以预计有一定概率。

对于这个问题，“多世界诠释”思路提供的解释是：在测量之前,只有一个电子和一个观测者(你愿意的话也可以说一台相机—只要与电子相互作用的对象很大,是个宏观物体就行,我们怎么看这个对象无关紧要)。但是在相互作用之后,我们不认为一个观测者演化成了可能状态的叠加,而认为演化成了多个可能的观测者。从这个角度来看,描述测量之后的情形的正确方式,并不是有一个人对于是在哪里看到的电子有多个看法，而是有多个世界，每个世界中都有一个人，对于是在哪里看到的电子有非常确定的看法。

这种解释背后的逻辑是你一旦承认电子可以处于不同位置的叠加，人也可以处于“看到电子在不同位置”的叠加，而这种现实作为整体也确实可以处于叠加状态，于是把这个叠加中的每一项都看成是一个单独的“世界”也就顺理成章了。

对多世界诠释这样简要介绍一番，却依然留下了很多没有回答的问题：

波函数究竟是什么时候撕裂成多个世界的？让这些世界两两区隔开的是什么？一共有多少个世界？其他世界真的是“真的”吗？如果无法观测到，我们怎么才能知道这些世界（要不就是可以观测到？）我们最终进入了其中一个世界而非另一个，这里面的概率又怎么解释？

这些问题在肖恩·卡罗尔的新书《隐藏的宇宙》中全都有很好的答案，至少也是看似合理的答案。作者肖恩·卡罗尔坦承这本书是对量子力学的多世界诠释的“鼓“与“呼“。本书大部分篇幅也将只从多世界诠释的角度出来来阐释问题。但是请不要据此认为，多世界诠释的观点毫无疑问就是对的。

《隐藏的宇宙 》 肖恩·卡罗尔 湖南科学技术出版社 2021.07

这本书只是阐述清楚这个理论都说了什么，为什么有相当充分的理由相信这是我们对现实的最贴切的看法；至于说你自己最终会相信什么，仍然由你自己来决定。

文章自《隐藏的宇宙》内容整理