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第10章 量子力学证明我是蝙蝠侠（第2页）

在叠加态中，同一个粒子拥有两套属性，这是已知的。但为什么要认为在测量时必须抛弃其中一种属性呢？薛定谔方程并没有提到这一点。事实上，如果我们从字面上理解薛定谔方程（这似乎总是有效的），它会告诉我们，在测量之后，两种结果仍然存在，即使出于某种原因我们看不到其中一种也一样。

薛定谔方程非常顺利地描述了事物逐渐演化的过程，但当粒子与探测器相互作用的时候，玻尔坚持我们应该突然转变物理学，开始使用粗糙的粒子方程。为什么要这样呢？

如果我们相信薛定谔方程，那它并没有说这种话。所有的结果都会发生，没有所谓的波函数“坍缩”。当我们测量到一个粒子上旋时，它的下旋态仍然存在，我们只需要找到它的藏身之处。休·埃弗莱特三世出场了。

埃弗莱特是一位烟瘾很大的科幻小说迷，拥有化学学士学位和数学硕士学位，他决定第三个学位要获得物理学博士学位。在约翰·阿奇博尔德·惠勒的监督下，埃弗莱特试图提出一个不涉及概率的量子力学新版本。

哥本哈根学派的每一个人都迷恋随机性，但惠勒想要给予反击，他把挑战交给了他最聪明的学生，而且结果没有让他失望。埃弗莱特给出的答案不仅消除了随机性，还解决了测量的问题。

我们在实验中测量一个粒子，它所有可能的结果都实现了。我们观察到的那个结果被记在实验里，但其他可能的结果仍然存在。它们存在于不同的世界。

埃弗莱特认为，量子力学的主要难题是叠加态，所以他消除了这个想法，把叠加的属性转换成叠加的现实。当我们提供给粒子一种选择时，宇宙就分裂了。每个粒子都存在不同的平行粒子，这些粒子平等地接受每一种选择。

叠加态不是一个粒子以自相矛盾的形式存在，而是整个宇宙像描图纸上的图像一样彼此重叠。

只要粒子不与所在的环境过度纠缠，那么所有涉及量子实验的宇宙都将保持联系，可一旦纠缠发生（比如说与探测器屏幕发生纠缠），它们就会分崩离析，变成各自独立的现实。

一个粒子在我们的宇宙中通过左侧的狭缝，在另一个宇宙中通过右侧的狭缝。这两种结果仍然混合在一起，在半空中形成干涉条纹，但当粒子到达探测器屏幕的时候，所有粒子都在不同的地方撞击屏幕—都在各自的世界里。

当你用“摄像头”测量狭缝的时候，并没有真的找到粒子选择的狭缝，而是找到了你所在的世界。当你测量到粒子通过左侧狭缝时，平行世界的你也测量到它通过右侧狭缝。这就是所谓的“多世界诠释”。在埃弗莱特看来，我们不再需要处理概率和测量。我们只需要承认，我们看到的只是庞大宇宙蛋糕的一小块。

想象一下，在40%的平行世界中，有一个粒子注定要成为斑马条纹的中心条纹。从逻辑上讲，你有40%的机会处在这些世界中的一个世界里，但实验开始的时候，你并不知道自己在哪里。你只能说，粒子撞击屏幕中心的概率是40%。

电子不是随机决定要去哪里的。平行时空的电子在同一时间四处遨游，但由于我们只能看到选项中的一页，所以看上去结果是不可预测的。这比哥本哈根诠释优雅得多，因为我们不需要毫无理由地放弃一半的答案。我们只需承认，它发生在另一个层面的现实里。

猫终于活了

最后终于有了好消息！当你的猫处于死／活叠加态时，意味着它在平行世界里死去和活着。当你打开盒子，碰巧发现一只煮熟的小猫，不必难过，因为另一个世界的你会发现它正健康快乐地活着。

多世界诠释也解释了EPR佯谬，使狭义相对论不会失去光彩。正如爱因斯坦相信的那样，当一对纠缠粒子被送到太阳系的两端时，它们的性质已经预先决定了，但存在着两个世界，这两个世界有相反的结果。

在其中一个世界，爱丽丝上旋而鲍勃下旋，但在另一个世界，鲍勃上旋而爱丽丝下旋。在测量之前，我们不知道身处哪个世界，所以我们认为结果是随机的—那仅仅是因为我们还没有解码自己的世界。当我们开始测量，并发现自己身处“爱丽丝上旋”的世界，这两个世界就分裂了，那个“爱丽丝下旋而鲍勃上旋”的世界被带到了多重世界的某个地方。

没有人知道分裂是如何发生的，但似乎每次粒子面临选择时，分裂就会发生。在埃弗莱特看来，关键不在于测量，而在于选择。

现在，当你坐着阅读这本书的时候，你体内的粒子正在面临选择：究竟要以何种方式围绕原子核振动。在某个世界它们选择某种方向，在另一个世界它们选择相反的方向。如果考虑现在宇宙中有多少个粒子，它们存在了多长时间，所能做出的选择就会非常多，我们甚至不可能给每个世界都起名字。

就在此刻，每一纳秒你体内就有数万亿个世界彼此分离，也有数万亿个世界从此消散。平行现实的数量如此之多，以至于没有人会试图计算今天有多少个世界。这就把我们带到了……

本书最重要的部分

多年来，理查德·费曼和斯蒂芬·霍金等名人都公开支持埃弗莱特的多世界诠释[6]，可当把它向大众披露时，埃弗莱特却遭到了无情的嘲讽。他选择放弃一切，转而为五角大楼的情报部门工作。

当埃弗莱特死的时候，他坚持要把自己的骨灰扔进垃圾桶，因为他已经完全不在乎[7]，而且，即使他在这个世界死去，还会在其他许多世界里活着。

我们可以这样说，由于每一种路径至少在一个现实中被选择，所以不同的思考过程和不同的事件都在不同的世界发生，每一个平行世界都有自己的历史。你能想象到的任何事情都可能发生在某个地方。

当然，物理定律仍然适用。没有一个世界里人类的皮肤是用云做的，也没有一个世界里青蛙听到口哨声会发光。但只要你坚持标准规则，那么每件事情都会至少在某处发生。

在其他世界中，美国没有赢得独立战争，柏林墙依然屹立，“奥斯蒙德兄弟”（1）在《疯狂的马》之后没有转向唱甜美的情歌，而是继续沉迷于摇滚。最重要的是，在遥远的多重现实里，存在这样一个世界，我，蒂姆·詹姆斯，就是蝙蝠侠。

决定，决定

辩论开始了。在撰写本书的时候，还没有一种实验能证明量子力学的哪一种诠释更好，因此它们都没有资格把自己当成权威。

在20世纪的大部分时间里，哥本哈根诠释是大份的玉米粉蒸肉，至今仍然是最受欢迎的，但它也是最令人恼火的，因为它需要你添加一些额外的东西，并在一些事情中加入你的信仰。

德布罗意-玻姆诠释在数学上是最复杂的，迫使我们接受隐秘的振动和导波，但如果是真的，它就带来了对测量问题的经典解释，足以被圈内人接受。

交易诠释在所有诠释中是独一无二的，因为它能解释为什么薛定谔方程需要两个波函数，但它无法预测在某个宇宙中我会成为蝙蝠侠，仅仅因此我们就可以拒绝它。

多世界诠释不需要在方程中添加新的东西（只需要添加新的宇宙），它是目前为止最优雅的诠释，但所有的存在都可以不断分裂成平行的版本，这个想法是不是太过了？

目前，仍无法确定哪种诠释是正确的。这些假设同样有效，所以选择哪一个仅仅是偏好的问题，但这并不意味着我们不能这样做。

2013年，马克西米利安·施洛斯豪尔询问了33名量子物理学家，看他们更喜欢哪种诠释[8]。14个人选择哥本哈根诠释，6个人选择多世界诠释（至少在这个世界他们是这样选的，在别的世界他们有别的选择），没有人选择交易诠释或德布罗意-玻姆诠释，少数人选择了我们没有提到的选项。

有4个人没有回答，也许他们是这群人中最纯粹的科学家。毕竟，对于一个没有任何证据的问题，最诚实的回答应该是“我不知道”。

正如艾萨克·阿西莫夫曾经指出的，人类不仅是智力动物，也是情感动物[9]，只要我们不信誓旦旦地认为自己的选择绝对正确，那么拥有最喜欢的东西就没有害处。所以，挑一个最烧脑的解释，然后坚持下去。

（1）　奥斯蒙德兄弟（theOsmonds），20世纪70年代的美国家庭乐队。—译注