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一个宇宙,许多世界  

2013-03-22 14:42:50|  分类: 开卷无益 |  标签: |举报 |字号 订阅

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于宇宙人生真相的探讨,这可是当今科学理论的高峰了。虽然没有几位科学家敢说自己能理解它,但它还是被科学界接受了,因为科学家们发现,它能完美解释所观察到的现象,从宏观宇宙到微观粒子,此外,别无他法。

通俗点来讲,这个名为“量子论的多世界诠释”的要点是:

1,此世界,它世界,构成同一个宇宙。
2,任何一个事件所蕴含的诸多可能性,都将一一被看见,但它们未必都在此世界。你不但在此世界,也在他世界正干着什么。
3,人的感知长时间受大量事件的冲刷,只记得此世界中的“我”。也许,在一个脑里不是一个,而是许多个灵魂,彼此各不相识。
4,人总会看到别人死,但永远看不到自己死,因为“我”永远不死。粤语里有一句骂人的话:“咁多人死,唔见你死。”其实里面也暗藏着玄机。

这些科学观点,常人看似不可理喻,不过,世上各式人等,我们总能在一些人的古怪行为里看出些端倪来。









没有哪一种物理世界的理论,像量子理论这样引起如此巨大的惊愕,因为所有其他理论都没有这样彻底地颠覆我们曾经珍视的经典物理学的概念,以及我们平素对于实在的理解.......(P.Atkins,牛津大学林肯学院化学教授和研究员)




一个宇宙,许多世界
吉姆·巴戈特


纯粹的薛定谔(Erwin Schrodinger)波动力学就足以构建一个完整的理论。所有可能的测量结果均被实现。但是它们未必一定在我们正在作观察的那个世界里实现。测量行动把世界(World)分裂为若干分支,每一个分支中纪录下一个不同的结果。

这是40多年前艾弗雷特(H. Everett III)的博士论文中提出的观点。【注:通俗点来讲,艾神的观点是:任何一个事件所蕴含的诸多可能性,都将一一被看见,但它们未必都在此世界。】

艾弗雷特后来成为五角大楼武器系统评估小组的成员和百万富翁。他的论文的一个缩减版于1957年7月发表在 Reviews of Modern Physics 期刊上。艾弗雷特的工作起初基本上被物理学界所忽视,直到大约10年后德威特(Bryce S. DeWitt)和格雷厄姆(Neill Graham)重新检视它。


狂热的“精神分裂症”

自从大约120亿年前宇宙的大爆炸起源以来,已经有了大量的量子跃迁,每一次跃迁将因此把世界分裂为分支。德威特曾估计,(宇宙)如今必有大于10的100次方个(世界)。【注:最新消息:昨日(2013.3.21)欧洲空间局(ESA)发表了“普朗克”空间望远镜的观测生成的一张图片,比以往所得数据更加精确,宇宙的诞生时间至少要再向前推8000万年,也就是说宇宙的年龄为138亿年。】

许多分支包含着这本书的几乎相同的拷贝,被你的几乎相同的拷贝阅读。与这个只充满了你本可(或本该)做的事情的世界相比较,有许多世界见证了你已经作出的决定的不同结果。

无怪乎德威特称多世界诠释为“狂热的精神分裂症”。


量子自杀:又得死吗?

普林斯顿物理学家蒂格马克(M. Tegmark)曾提出了一个检验多世界诠释的实验,但这个实验不适合胆小者。

想象我们能够把两个光电倍增管连接到一架机关枪上。装置这样来设置:当第一个光电倍增管检测到一个光子时,一颗子弹装膛发射;当第二个光电倍增管检测到一个光子时,没有子弹入膛,空枪只发出可闻的“咔嗒”一声;现在,我们在光电倍增管前放置一线偏振分析器,使入射到它的圆偏振光子要么以垂直偏振光子透射并被第一个光电倍增管检测,要么以水平偏振光子反射而被第二个光电倍增管检测。我们站得很远,打开圆偏振光子源,满意地听到装置在一个随机的序列中以相等的频率发出枪声和可闻的咔嗒声。

现在看那让人毛骨悚然的部分。

你把头放在机关枪前面。当然,作为一名多世界的信奉者,你知道你将听到的无非是一长串可闻的咔嗒声罢了。你知道,在有些世界里你的脑袋已经在实验室里炸开了花,但你对此并不在乎,因为还有其他的世界,在那里你安然无恙。

除了你显然冒着生命危险之外,当你想要发表一篇向怀疑的物理学界描述你的发现的论文时,这个实验的问题立刻变得明显了。可能有一些你只记录到一长串可闻咔嗒声的世界。可是还有许多世界,我在那里得面对一个极不愉快的乱摊子,要作许多的解释。当你重复实验时进入其中一个世界的可能性并不消失,同时你将发现,你很难让你的同侪相信你没有疯。

蒂格马克写道:

“量子力学的最大讽刺大概是......如果一旦你觉得准备好去死了,你就重复地尝试量子自杀:你将用实验说服自己(多世界诠释)是正确的,但是你绝不能说服其他任何人!”


许多心灵

多世界诠释的许多支持者不相信,每当我们产生一个量子叠加,世界就分裂为物理上不同的许多世界。这就产生了一个问题:如果这些世界在物理上不是不同的,我们用什么去区分它们呢?

哲学家洛克伍德(M. Lockwood)提出,不是每当进行一次量子测量时观察者分裂了世界,而是每当产生一个叠加态时世界分裂了观察者。但是,观察者只知道并且只记得一个结果,产生一部特定的传记,随时间愈益区别于其他可能的传记。

这种方法有时称为多心灵诠释。它至少有一个优点,即比多世界要经济些。我们产生多种不同的传记,而不是产生实现所有不同测量结果的许多个不同的物理世界。在每一传记中,观察者原理上有一种测量过程的量子记忆,不同的可能性在不同的平行意识状态回忆起来。因为观察者的感知长时间受大量量子事件的冲刷,我们也许可以期望,这些平行的自我发展成为各不相同的个体。也许,在一个脑里不是一个,而是许多个灵魂,彼此各不相识。


宇宙的量子理论

表明上,我们可能说,多世界诠释看来没有什么前途。可是物理学家在1997年8月的一次非正式调查中发现,就普及性而言,多世界诠释仅在哥本哈根诠释之后排第二。为什么?

部分原因在于过去10年来理论宇宙学的发展。量子宇宙学家显然倾向于,将薛定谔方程应用于宇宙波函数得到的数学结构被认为是实在。于是我们唯有选择某种形式的多世界诠释,别无他法。


相容历史

还有不求助于这种明显的精神分裂的其他方法。盖尔曼(Murray Gell-Mann)描述了这样一种方法:

“我们相信艾弗雷特的工作是有用和重要的,但是我们也相信还有许多工作要做。而且,在一些情形下,他以及后来对他的工作的一些评论者选择的词汇引起了混淆。比如,他的诠释常用'许多世界'来描述,但我们相信,‘宇宙的许多不同的历史’才是其真正含义。此外,这许多世界被描述为‘都同样实在’,但是我们相信这样说较少混淆:‘许多种历史,除了它们具有不同的概率以外,该理论都给予同样看待。’”


结语

我拒绝那种偏向于某一种观点、某一种诠释的诱惑。这一场进行了70年之久的论战也传达一个重要的信息,即量子理论具有不止一种诠释。

我对一件事相当肯定。盲目地接受正统观点,不能产生为将理论最终推向突破所需的挑战。而突破,大概会以无人能够预见的方式,产生无人能够想象的理论。

量子理论充满着概念问题和矛盾,而其最通常的诠释在性质上是反实在论的。如果你觉得这理论难以理解,那不是你的错,那是这个理论的错。


 






节录自《量子迷宫》第14章
原版书名:Modern Physics, Philosophy and the Meaning of Quantum
作者:(英)吉姆·巴戈特
译者:潘士先
出版:科学出版社2012年1月1日第1版
平装:360页
定价:48元


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