貓在同一時間可能既死又活的概率
波函數的消失不需要通過意識,
而是靠與 外部世界的隨機相互作用。但是這仍然沒有解決閑擾愛因斯坦的基本問題:自然界怎樣「選擇」波函數消失後進入什麼狀態呢?當一個空氣分子打在貓身上,
誰或什麼決定貓的最後狀態呢?關於這個問題,去相干理論只是說了這兩個波 函數分開了,不再相互作用了,但是沒有回答原來的問題:貓是死的還是活的呢? 換句話說,去相干使意識在量子力學中不再必要,但是沒有解決困擾愛因斯坦的 關鍵問題:自然怎樣「選擇」貓的最後狀態呢?關於這個問題,去相干理論沒有 回答。
然而,去相干理論的自然擴展解決了這個問題,今天也得到物理學家的廣泛 承認。這第二個方法是惠勒的另一個學生休·埃費雷特(Hugh Everett HI)找到 的。他討論了貓在同一時間可能既死又活的概率,但是是在兩個不同的宇宙中。 當埃費雷特(Evereu)的博士論文在1957年完成時,沒有什麼人注意到。然而, 若干年後對「多世界」解釋的興趣開始增長。今天,對量子理論中的矛盾的興趣 像浪潮一般重新湧現出來。
在這個透徹的新的解釋中,貓既是死的又是活的,因為宇宙分成了兩個。在 一個宇宙中貓是死的,在另一個宇宙中貓是活的。事實上,在每一個量子的結合 點宇宙分成兩半,宇宙分裂的過程絕不會停止。在這種情景下所有的宇宙都是 可能的,每一個宇宙都像別的宇宙一樣真實。生活在每個宇宙中的人都會說他 們的宇宙是真正的,其他的宇宙是想像的或虛構的。這些平行宇宙不是短命的 鬼的世界,每個宇宙都有實際的物體和具體的事件,像別的宇宙一樣真實和 客觀。
這種解釋的優點是我們可以丟掉第三個條件,即波函數的消失。波函數絕 沒有消失,它們只是連續在演化,永遠分裂成其他的波函數。就好像在一棵不斷 分杈的樹中,
每一個分杈代表一個完整的宇宙。多世界理論的最大優點是它比 哥本哈根的解釋要簡單:它不要求波函數消失。付出的代價是現在需要將宇宙 不斷地分成幾百萬個分支。〈有些人覺得很難理解怎樣跟蹤所有這些增生擴散 的宇宙。然而,薛定諤波動方程可以自動完成這件T.作。只要簡單地跟蹤波動 方程的演變,我們就能立刻發現波動的所有的大量的分支。)
如果這個解釋是正確的,那麼就在此時此刻,你的身體與處在生死搏鬥的恐 龍的波函數共存。與你所在房間中共存的是另一個世界的波函數,在這個世界 里德國贏得了第二次世界大戰,在這個世界裡外星人在漫遊、你卻從未在這個世 界里誕生過。《高處城堡中的人》
和《陰陽魔界》
的人所在的世界也包括在存在 於你的卧室的各種世界之中。關鍵在於我們不再能與他們互動,因為他們已經 脫離了我們。
正如艾倫*古思說過存在一個埃爾維斯(Elvis)還活著的世界。」物理學 家費蘭克·維爾切克
(Frank Wilczek)曾寫道:「因為我們知道有無限多個與我們 稍有不同的世界正過著與我們平行的生活,我們知道每時每刻都有更多的世界 出現並將佔據我們的各種可供選擇的將來,這些想法縈繞在我們的心間,讓我們 備受折磨。」他說過,如果特洛伊的海倫(Helen)不是這樣美麗絕倫的話,如果她 的鼻子上長有一個醜陋的疣的話,希臘文明的歷史,以至西方世界的歷史就會改 寫。他說好,統可以起因於通常由於暴露在太陽的紫外線下所觸發的單個細 胞的轉變。」他接著說,「結論是:有很多很多的世界,在這些世界中特洛伊的海 倫的鼻尖上沒有長疣。」
我想起了奧拉夫·斯特普爾頓(Olaf Stapledon)經典科幻小說《星星製造者》中的一段話每當一個生靈面對幾種可能的行動路線時,它采 取所有的行動路線,因此創造了很多截然不同的宇宙歷史。因為在宇宙演化的 每一個進程中有很多生靈,而每個生靈又經常面對很多可能的路徑,所以所有這 些路徑的結合是數不清的,結果無限多個截然不同的宇宙從每一個暫時的序列 的每一個時刻脫離出來。」
根據量子力學的解釋,
所有可能的世界都與我們共存,認識到這一點讓我們 感到頭暈目眩。儘管為了到達其他的這些世界也許需要蟲洞,但是這些量子世 界就存在於我們所住的這個房間里。無論我們走到哪,它們都和我們在一起。 關鍵的問題是:如果這是真的,為什麼我們看不見其他的這些世界充滿我們的卧 室呢?原因就是去相干:我們的波函數已經與其他的這些世界的波函數去相干 (也就是說波動之間彼此不再同相)。我們不再與它們接觸。這意味著即使是 環境的輕微干擾也將阻止各種波函數彼此相互作用。
這似乎不是太奇怪了嗎?能讓人相信這是可能的嗎?諾貝爾獎獲得者史蒂 文·溫伯格(Steven Weinberg)把多宇宙理論比做無線電。圍繞我們周圍有幾百 個不同的從遙遠廣播電台播出的無線電波。在任何給定的時刻,你的辦公室、小 汽車或卧室充滿了這些無線電波。然而,打開收音機,你每次只能聽一個頻率, 其他的那些頻率已經去相干了,不再彼此同相。每個廣播電台有不同的能量和 不問的頻率。結果,只能將收音機一次調到一個台。
同樣,在我們的宇宙中我們已調到與我們宇宙相應的頻率。
但是有無限多 個平行的宇宙與我們共存於同一個房間,儘管我們不能調到它們的頻率。儘管 這些世界看上去都很像,但每一個世界有不同的能量。因為每個世界由百萬億 億個原子構成,這意味著能量的差別會很大。因為這些波動的頻率與它們的能 量成正比(根據普朗克定律),
這意味著每個世界的波以不同的頻率振動,不再 能相互作用。不管是什麼意圖和目的,各種各樣的這些世界的波不發生相互作 用或相互影響。
令人驚訝的是,科學家利用這個奇怪的觀點可以重新推導出哥本哈根的結 果,而不需要波函數消失這個條件。換句話說,所做的實驗不管是用哥本哈根解 釋,還是用多世界解釋都能得到完全同樣的結果。玻爾的波函數「消失」在數學 上等價於環境的干擾^也就是說,如果能有辦法將貓與外圍環境的每個原子或 宇宙射線隔離開,薛定諤的貓就可以同時是死的和活的。當然,這實際上是不可 能的。一旦貓與宇宙射線接觸,死貓和活貓的波函數就不再相干,看起來就好像 波函數消失了一樣。
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