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环球科学|悲惨离世后理论才重获重视，“平行世界”之父终身遭冷落


环球科学|悲惨离世后理论才重获重视，“平行世界”之父终身遭冷落
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撰文彼得·伯恩（PeterByrne）
翻译虞骏
审校李淼
埃弗里特提出了超越时代的多世界理论 ， 却受到量子力学权威的嘲笑和奚落 。 心灰意冷的他从此一蹶不振 ， 从物理学的世界里落荒而逃 。 吸烟、酗酒、冷漠无情——颓废不堪的生活 ， 让这位才华横溢的科学家过早耗尽了生命 。 然而在他死后 ， 多世界理论却受到了前所未有的重视……
休·埃弗里特（HughEverettⅢ）是一位才华横溢的数学家、一位打破传统的量子理论物理学家 ， 后来还成了一位成功的国防项目承包商 ， 有权获知美国最敏感的军事机密 。 他给物理学中的“真实”（reality）概念赋予了全新的定义 。 对于科幻迷来说 ， 他还是一位深入人心的英雄：这个人开创了平行世界量子理论 。 对他的孩子们而言 ， 他则是另外一个形象：一位冷酷无情的父亲、“餐桌旁的一件笨重摆设” 。 此外 ， 他还是一个不折不扣的酒鬼 ， 而且烟不离手 ， 最终早早离开了人世 。
这就是他一生的写照 ， 至少在我们所处的这个宇宙分支里 ， 这是他一生的真实写照 。 20世纪50年代中期 ， 就读于美国普林斯顿大学的埃弗里特创立了多世界理论（many-worldstheory）——假如这一理论正确的话 ， 在数不尽的分支宇宙中 ， 他的人生道路会出现无数不同的转折 。
埃弗里特的颠覆性想法 ， 打破了理论物理学在解释量子力学原理方面的僵局 。 直到今天 ， 多世界理论也没有得到广泛认可 ， 但他建立理论时采用的方法 ， 却催生出量子退相干（quantumdecoherence）的概念——对于量子力学的奇异随机性如何融入日常感受到的“真实”世界 ， 量子退相干给出了一个现代理论解释 。
环球科学|悲惨离世后理论才重获重视，“平行世界”之父终身遭冷落
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【环球科学|悲惨离世后理论才重获重视，“平行世界”之父终身遭冷落】荒诞的量子力学
按照埃弗里特本人20多年后的回忆 ， 他是在1954年的某个夜晚 ， “喝了一两杯雪利酒之后” ， 启程踏上这条科学探寻之路的 。 他和普林斯顿大学的同班同学查尔斯·米什内尔（CharlesMisner） ， 以及一位名叫奥耶·彼得森（AagePetersen）的访问学者正在设想“量子力学所涉及的荒诞之事” 。 就在那时 ， 埃弗里特产生了一个想法 ， 并在随后的几个星期内把它发展成了一篇论文——这就是多世界理论的雏形 。
这个想法的核心内容是 ， 用理论本身的数学原理来解释量子力学方程在真实世界中的意义 ， 而不必给那些数学原理附加任何解释性的假设条件 。 这位年轻人用这种方式 ， 向当时的物理学界发起了挑战 ， 重新思考了物理学的基本问题：“真实”究竟是什么？
埃弗里特大胆地对付起量子力学中最棘手的测量问题 。 从20世纪20年代起 ， 这个难题就一直困扰着物理学家 。 在量子世界里 ， 一个或一团基本粒子可以处于某种叠加态中 ， 然而 ， 不论什么时候 ， 只要科学家对某一性质进行精确测量 ， 总会得到一个明确的结果 。 我们也从未见过宏观物体的不同状态发生叠加 。 这些测量问题都可以归结为一点：我们感知到的独一无二的世界 ， 为什么会从一个多种不同状态相互叠加的量子世界中显现出来？这个过程又如何实现？
物理学家用数学上的波函数（wavefunction）来描述量子态 。 波函数可以被看作是一张清单 ， 上面列出了一个量子叠加体系所有可能出现的状态 ， 还标明了每种状态在我们测量该体系时成为检测结果的几率 ， 不过最终出现哪种状态 ， 似乎是随机决定的 。 尽管在我们看来 ， 每种状态出现的几率不尽相同 ， 但从波函数的角度出发 ， 每种状态都同样“真实” 。
薛定谔方程（Schr?dingerequation）描述一个量子体系的波函数如何随时间发生演变 ， 并预言这一演变过程应该平滑连续 ， 而且符合决定论（determinism） ， 即不含任何随机性 。 然而 ， 人们用科学设备观察一个量子体系（比如一个电子）时出现的情况 ， 却与这种优美的数学描述相矛盾 。 在测量的瞬间 ， 描述多种状态叠加的波函数似乎坍缩成了叠加态中的某一种状态 ， 中断了波函数平滑的演变过程 ， 产生了不连续间断 。 单一测量结果的出现 ， 将其他可能的状态排除在了符合经典描述的“真实”世界之外 。 测量结果会选择哪种状态似乎是任意的 ， 与测量前描述该量子体系的波函数所含的信息没有任何逻辑关系 。 平滑连续的薛定谔方程也推导不出波函数坍缩的数学描述 。 实际上 ， 坍缩必须被当作一个基本假定 ， 人为添加到方程之中 ， 因为这个额外过程似乎会违背薛定谔方程 。


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