量子力学：埃沃莱特的多宇宙理论揭示无限可能

25.需要多宇宙吗？

量子力学的哥本哈根解释可简缩为这样两个要点：

第一，还不曾被测量的量子系统处于一个真正不确定的状态，说它处于一个特殊的未知状态是没有意义的（并可能实际地导致矛盾）。第二，测量的作用迫使系统采纳被允许的可能状态之一，其概率能够由系统的适当的波函数及其测量计算而得出。

解释的第一要点否认物理学家们曾经了解和钟爱的那种独立的客观实在的存在。第二要点求助于一个看起来神秘的作用，因为无论是玻尔还是别的什么人任何时候都不能解释，如何建立一个“测量”作用或这样的作用怎样消除不确定性。

因而许多物理学家发现哥本哈根解释不能令人满意，为它的无止境的实践效用而恼怒。但又有什么可选之路呢？什么样的物理实在观可以在这里抗衡？

如果这种测量作用，在玻尔的解释中，是一种费解的魔力，那么避免它的一种方式在于证明测量绝不可能发生。1957年，胡格·埃沃莱特，那时他在普林斯顿大学，作了一个新的推测。当一次测量被完成，似乎只是诸多可能结果之一呈现为真正的实在，其他可以发现而未发现的结果绝对看不见。埃沃莱特假定那些未发现的结果并非完全丢失，而是在另一个宇宙继续同样地存在。

轻松地讲，我们假想地认为，在测量之前可能的结果同时共存，但是测量作用迫使每一个可能的结果独立地、互相不联系地存在于各自的宇宙之中。每个独立的宇宙都必须包含测量装置，当然，如果这装置包括你或我，操作装置和等待结果的你或我，那么我们必须作这样的结论：我们自身的“拷贝”也按各自的方式在那些里繁殖。

埃沃莱特解释的要点是如果我们承认我们自己的傲慢观点，即我们可以想象那些各自运转着的所有不同的宇宙，那么我们就不必为任何一个可能的测量结果的不出现而烦恼。在每一个宇宙中，一个测量装置，或许一个你或我看守它，持续不断地产生一个又一个可能的结果。每一个可能的测量结果都存在于这些宇宙之中，并且没有任何例外。

这说法像是隐喻的。它确是量子力学的解释，而不是它的一个特殊的翻版。虽然独立宇宙的思想，即每一个宇宙都承载可能发生的事件这样的思想，引起一些人的注意，但埃沃莱特的猜想从未在物理学家中得到很大的支持。标准量子力学的关键特点之一是，虽然在测量之前诸可能的结果彼此相互作用（例如，双缝实验中两条不同路径中光子的相干），而测量之后它们必须是彻底独立的（以致如果你在光子有机会到达屏幕并造成干涉图样之前测量它，那么两种可能性都成为物理上不同的，不发生干涉）。埃沃莱特的多宇宙必须是严格并且绝对独立的；包含有同一测量之不同结果的诸宇宙之间任何较后的相互作用或干涉都是违背量子力学的。这倒像是在找一种观察双缝实验干涉图样的方法，即使你已经做了一次“哪条路”的测量，对相应于双缝的两个可能的光子路径强行区分之后。

但是，按照定义，如果这独立的宇宙完全是非相互作用的，那么要想在一个世界中做实验以揭示其他宇宙的存在是不可能的——这似乎使埃沃莱特提出的基本观点完全免受任何可能的检测。当你思考那些你必须预先约定的相似世界多少时，整个想法开始看上去就是麻烦的，且不说其他。(www.xing528.com)

如果你正在考虑的是单个电子自旋或单个光子偏振的测量，那么你只需要两个宇宙，每个对应于两种可能的结果之一。简言之，在最简单的一种EPR的实验中，用两个垂直的斯特恩—革拉赫磁铁测量一对电子的自旋，我们只想象当一个自旋被测量时，两个宇宙的分裂发生了，以致在一个宇宙中我们测量的自旋是上而未被测量的自旋是下，在另一个宇宙则正好相反。出现两个结果，各自在自己的宇宙中。

在更精巧的EPR实验中，第一个电子的自旋被垂直的磁铁测量，第二个电子的自旋被水平的磁铁测量，在某个稍后的时刻，分割成诸多宇宙的行为就有点更复杂了。第一个电子自旋可上可下，取两种可能性之一，第二个电子的自旋可左可右。所以现在你需要四个宇宙。但是这不难处理：在一系列的实验中，持续分裂但每次只是有限倍增殖的宇宙被发现。保持所有这些宇宙的增殖可能是困难的，但是当我们完成复杂化的实验时在概念上并没有什么新的或者更多的东西被发现。

但也有其他类型的测量，它并非被很好地定义，并因而引发出多宇宙解释的某些更深刻的问题。例如，我们如何思考一个电子与一个光子碰撞的康普顿散射？在那种情况下，这个孤立事件的可能结果的数目似乎是无限的：如果以光子对初始路径偏转的角度表征碰撞，那么45°是一个可能性，45.1和45.11、45.111……无限地增加也是可能性。我们果真有必要想象在这个角度的每个小数的地方都诞生了一个类似的宇宙吗？

当光子撞击到你的眼睛时使你知道天空是蓝的，思考这种情况下有什么发生，甚至更糟。光子已成功地从太阳中心到达你的视网膜，沿路与无数的（不是严格的无数，但非常多）原子和电子碰撞：在太阳里，在太阳和地球之间，在地球的大气中。这些数以兆记的事件中的每一个都是康普顿散射或者与其紧密相关的事物，然而你实际上记录的唯一事情是光子最终在你的眼睛中引起的生物化学作用，它发送一个电信号到你的脑，于是你看到了光。

可能的路径数，光子从太阳中心到你的眼睛的路径数，几乎是无限的，苦于可能的碰撞数和轨道可能已经把光子从太阳传递到你的眼睛，并且沿着每一条这样的路径，每一个散射事件都必须由相应的宇宙的分裂说明。那么显然，埃沃莱特的建议要求，对于一整串多少有点不连贯的量子力学事件，产生无穷多个可能的宇宙。

如果你是多宇宙思想的狂信者，那么下述的非难就是空话：一旦你已经非常热心大量平行而未见并且不可见的宇宙之有关思想，你需要许多还是无限个，这种遁词或许是无关紧要的。因为多宇宙解释是以不寻常的形而上学虚饰的标准的量子力学，它绝不能被证明或反证，并且它担保在量子力学范围内的任何事物。但是，正如已明确说过的那样，一个解释一切事情的理论什么也不能解释。

任何情况下得到了些什么？与哥本哈根解释相联系的问题是，它遗留下未说明的测量，如何从许多的测量结果中选出一个呢？埃沃莱特的建议使所有的结果都有效，但这只是把一个问题换成另一个问题：一次测量如何分离开原先紧密联系在一起的诸平行结果？任何一方都是物理机械论的测量解释；在决定性的时刻两者都玩了个宇宙戏法。

由此可见，埃沃莱特的“多宇宙”绝不比纯思想陈述多些什么。在哥本哈根的意见中有为下述思想辩护的东西：不产生比我们企望生活于其中的世界更多的宇宙。