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我将永远爱休
就在戴维·玻姆发表导波理论的同一年,埃尔温·薛定谔在都柏林做了一次演讲,主题是他为什么仍然不接受哥本哈根诠释。薛定谔解释说,尽管听起来很疯狂,但他的方程从来没有打算描述粒子在测量时才选择某种属性的情况。[5]
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
