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( 二 )


量子力学理论的众多创立者 , 特别是玻尔、维尔纳·海森堡(WernerHeisenberg)和约翰·冯·诺伊曼(JohnvonNeumann) , 当时都持相同观点——他们用量子力学的哥本哈根诠释(Copenhageninterpretation)来处理测量难题 。 哥本哈根诠释假定 , 量子世界中的动力学过程可以简化为经典的可观测现象 , 并且只有可观测现象才有意义 。
这种方法赋予了外部观测者某种特权 , 将观测者置于经典世界之中 , 这个世界与被观测物体所处的量子世界截然不同 。 尽管无法解释什么原因将量子世界与经典世界区隔开来 , 但这并不妨碍哥本哈根学派利用量子力学取得巨大的技术成就 。 整整几代物理学家都接受了这样的教导:量子力学方程只在微观世界中发挥作用 , 在宏观世界中没有意义 。 对大多数物理学家而言 , 了解这些就足够了 。
人人都有“分身”
埃弗里特与哥本哈根学派的观点恰好相反 , 他把微观世界和宏观世界融为一体 , 通过这种方式来解释测量难题 。 他将观测者视为被观测体系不可或缺的一部分 , 引入了一个普适波函数(universalwavefunction) , 将观测者和被观测物体联系起来 , 共同构成一个量子体系 。 他用量子力学描述宏观世界 , 认为宏观物体同样存在量子叠加 。 在他的理论中 , 波函数坍缩产生的不连续性不再必不可少 , 这与玻尔和海森堡的观点截然不同 。
埃弗里特的基本想法可以归结为一个问题:如果波函数的连续演变没有因测量行为而被打断;如果薛定谔方程总是适用 , 并且适用于一切物体 , 包括被观测物体和观测者本身;如果叠加态中的所有状态始终是真实的——这样一个世界 , 在我们的眼中会是什么样子?
埃弗里特发现 , 根据这些假设 , 每当观测者与处在叠加态中的物体发生相互作用时 , 观测者的波函数就会分岔 。 相互叠加的每种状态都会产生一个分支 , 所有分支都被包含在普适波函数中 。 这个观测者在每个分支里都有一个“分身” , 每个“分身”观察到叠加态中的一种状态成为测量结果 。 根据薛定谔方程的基本数学性质 , 这些分支一旦形成就无法再相互影响 。 因此 , 每一个分支都会各自独立地踏上一条不一样的未来之路 。
通常 , 只要物理体系之间发生相互作用 , 整个体系的总波函数就会有出现分岔的倾向 。 这些分支如何相互独立 , 每个分支又怎样呈现出我们所习惯的经典“真实”世界的模样 , 对这些问题的理解现在被归纳为所谓的“退相干理论”(decoherencetheory) 。 这一理论已经成为现代标准量子理论的一部分而被广泛接受 , 不过并不是每个人都认同埃弗里特的解释 , 即每个分支都代表着一个真实存在的世界 。
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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埃弗里特并不是第一位站出来指责波函数坍缩不合理的物理学家 , 但是他从量子力学自身的方程出发 , 提出了一套数学上自洽的普适波函数理论 , 开辟出了全新的局面 。 多重宇宙的存在成了这一理论自然而然的推论 , 而不是毫无由来的断言 。
1956年春天 , 埃弗里特在普林斯顿大学的导师约翰·阿奇博尔德·惠勒(JohnArchibaldWheeler)带着论文草稿前往哥本哈根 , 试图说服丹麦皇家文理科学院发表这篇论文 。 他在写给埃弗里特的信里提到 , 他和玻尔、彼得森进行了“三轮漫长而激烈的讨论” 。 惠勒还向玻尔理论物理研究所的其他几位物理学家介绍了埃弗里特的工作 , 其中就有亚历山大·W·斯特恩(AlexanderW 。 Stern) 。
分裂
惠勒在信里给埃弗里特写道:“你的完美波函数公式自然无人撼动;但我们所有人都觉得 , 真正的问题出在这么多公式后面所附的说明性文字上面 。 ”比如 , 埃弗里特用人和炮弹发生“分裂”来描述公式所隐含的科学寓意 , 这让惠勒十分头痛 。 在写给斯特恩的一封措词得当的长信里 , 惠勒作了详细说明 , 申辩说埃弗里特的理论是对量子力学主流解释(即哥本哈根诠释)的补充 , 而不是颠覆:


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