肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)的新書追溯了已經(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(duì)此深表贊賞。

　　《深藏之物：量子世界和時(shí)空的出現(xiàn)》

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

　　肖恩·卡羅爾

　　Oneworld(2019)

　　在本書的開(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(xiàn)自己夠不到，這只狐貍還是拒絕承認(rèn)失敗，并且宣稱那些葡萄是酸的，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(duì)待量子力學(xué)的那些古怪預(yù)言。

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

　　卡羅爾覺(jué)得應(yīng)該適可而止。他認(rèn)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(guó)物理學(xué)家休·埃弗里特(Hugh Everett)在20世紀(jì)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，多元宇宙的觀點(diǎn)是在時(shí)空的不同區(qū)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歷史上最離奇但又完全合乎邏輯的構(gòu)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(duì)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(xiàn)在這個(gè)樣子?？_爾稱埃弗里特的這個(gè)概念是“我們觀察現(xiàn)實(shí)的最佳視角”，很大程度上因?yàn)槠浼兇獾倪壿嬓浴?/p>

　　難以捉摸的量子波

　　量子力學(xué)是現(xiàn)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(jì)的考驗(yàn)，這其中包括法國(guó)物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)證實(shí)量子糾纏的實(shí)驗(yàn)，量子糾纏也即某些量子現(xiàn)象的長(zhǎng)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(shù)，也即一種平滑的、可以完全確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它代表了關(guān)于粒子位置和特征的無(wú)數(shù)種可能性，可以用來(lái)描述粒子的信息。其二是波函數(shù)的塌縮，也即實(shí)現(xiàn)一種可能性并消除所有其他可能性。人們關(guān)于波函數(shù)塌縮是如何發(fā)生的有不同意見(jiàn)——可能是由觀察波函數(shù)所造成的，或者是波函數(shù)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(jì)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接受的因素，比如波函數(shù)是不可觀測(cè)的，預(yù)測(cè)是基于概率的，以及是什么導(dǎo)致了波函數(shù)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(wèi)·哈里森(David Harrison))

　　我們從塌縮的波函數(shù)當(dāng)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(shù)到底是啥是大家爭(zhēng)論如何解釋量子力學(xué)的關(guān)鍵。卡羅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(wèi)·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(shù)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，被他稱為“量子貝葉斯理論”(QBism，quantum Bayesianism)，他認(rèn)為波函數(shù)的本質(zhì)是主觀的。因此，它僅僅指導(dǎo)我們?nèi)ハ嘈艤y(cè)量結(jié)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(xiàn)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(rèn)為波函數(shù)只代表了“中間”水平現(xiàn)實(shí)。

　　卡羅爾認(rèn)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(shù)作為描述現(xiàn)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(shù)用來(lái)描述整個(gè)宇宙。此外，當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生在我們的世界時(shí)，波函數(shù)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(xiàn)實(shí)。

　　該理論十分簡(jiǎn)潔而且符合量子力學(xué)的邏輯，所以卡羅爾稱之為“勇敢”的方法。他聲稱，不需要擔(dān)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(duì)的，我們甚至不會(huì)注意到有什么區(qū)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(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，這個(gè)理論很有吸引力，因?yàn)樗忉屃嗽S多量子力學(xué)的難題。例如，在“薛定諤的貓”的思想實(shí)驗(yàn)中，那只貓的“貓生”只是分叉到了不同的世界，每個(gè)世界當(dāng)中有且只有一只盒子里的貓?？_爾還表明，該理論為某些復(fù)雜現(xiàn)象提供了更簡(jiǎn)單的解釋，例如為什么黑洞會(huì)有輻射。此外，該理論可能有助于推動(dòng)解決現(xiàn)存的物理學(xué)難題，例如如何統(tǒng)一量子力學(xué)與相對(duì)論。

　　《深藏之物》這本書是科普性質(zhì)的，它讓大眾知道物理學(xué)家們?nèi)栽跔?zhēng)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(xiàn)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(duì)于量子力學(xué)的解讀是如此困難。該書的重頭戲是一場(chǎng)關(guān)于多世界理論含義的“蘇格拉底式對(duì)話”，對(duì)話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(yǎng)的哲學(xué)家，作者設(shè)計(jì)這個(gè)對(duì)話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(duì)卡羅爾關(guān)于“現(xiàn)實(shí)”的輕描淡寫的處理方式存疑。像許多物理學(xué)家一樣，卡羅爾認(rèn)為所謂現(xiàn)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(quán)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(xiàn)實(shí)中呢?是不是我們必須遵循海森堡的指導(dǎo)?也就是說(shuō)，我們必須依靠哲學(xué)家們已經(jīng)發(fā)展了數(shù)千年的討論“現(xiàn)實(shí)復(fù)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!
　?。?a href="http://m.jinteng090.cn">邯鄲網(wǎng)站建設(shè)）