休·埃弗里特(右二)创立了多世界理论。(图上从左至右分别为:查尔斯·米斯纳(Charles Misner)、黑尔·特罗特(Hale Trotter)、尼尔斯·玻尔和大卫·哈里森(David Harrison))
我们从塌缩的波函数当中能得到些什么呢?量子力学的方程式确实管用,但是波函数到底是啥是大家争论如何解释量子力学的关键。卡罗尔概述了哥本哈根解释的几种替代方案,以及它们各自的优缺点。
一种选择是由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)和大卫·玻姆(David Bohm)等人提出的“隐变量”(hidden variables)方法,在这个方法的描述中,波函数只是一个临时变通之道,物理学家最终会找到新的工具取代它。克里斯托弗·福彻斯(Christopher Fuchs)提出了另一种方法,被他称为“量子贝叶斯理论”(QBism,quantum Bayesianism),他认为波函数的本质是主观的。因此,它仅仅指导我们去相信测量结果,而不是亚原子世界本身的真实特征。海森堡晚年的时候提出我们必须改变“现实”概念本身。借用亚里士多德提出的“效能”(potency)概念(比如,给予正确的条件后,橡果就有成为橡树的潜力 ),他认为波函数只代表了“中间”水平现实。
卡罗尔认为,多世界理论是理解量子力学最直接的方法。这一理论接受波函数作为描述现实的工具。实际上,在多世界理论中有且只有一个波函数用来描述整个宇宙。此外,当一个事件发生在我们的世界时,波函数中包含的其他可能性不会消失。相反,新的世界被创造出来,每种可能性都会成为现实。
该理论十分简洁而且符合量子力学的逻辑,所以卡罗尔称之为“勇敢”的方法。他声称,不需要担心那些额外的世界,毕竟我们看不到它们,如果多世界理论是对的,我们甚至不会注意到有什么区别。其他世界与我们自己的世界是相互平行的,所以叫它们“鬼界”似乎也无妨。
猫的影分身
对于物理学家来说,这个理论很有吸引力,因为它解释了许多量子力学的难题。例如,在“薛定谔的猫”的思想实验中,那只猫的“猫生”只是分叉到了不同的世界,每个世界当中有且只有一只盒子里的猫。卡罗尔还表明,该理论为某些复杂现象提供了更简单的解释,例如为什么黑洞会有辐射。此外,该理论可能有助于推动解决现存的物理学难题,例如如何统一量子力学与相对论。
《深藏之物》这本书是科普性质的,它让大众知道物理学家们仍在争论量子力学的含义。卡罗尔让读者得以快速了解量子物理学从马克斯·普朗克(Max Planck)到现在的发展史,并解释了为什么在引入多世界理论之前,人们对于量子力学的解读是如此困难。该书的重头戏是一场关于多世界理论含义的“苏格拉底式对话”,对话双方是一位富有哲思的物理学家和一位拥有科学素养的哲学家,作者设计这个对话的目的是为了扫除一般读者可能秉持的某些直觉性想法。
尽管如此,一般读者可能依旧会对卡罗尔关于“现实”的轻描淡写的处理方式存疑。像许多物理学家一样,卡罗尔认为所谓现实就是一种科学理论的描述。但是凭什么物理学家可以垄断这个概念?凭什么物理学家有权力说其他人(更不用说那些生活在极端情况下的人们,比如难民、士兵和绝症患者)生活在一个不那么基本的现实中呢?是不是我们必须遵循海森堡的指导?也就是说,我们必须依靠哲学家们已经发展了数千年的讨论“现实复杂性”的工具,才能解释为什么狐狸难以吃到那些葡萄吗?
这是多么古怪的想法啊!
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