平行世界,量子力学的发展观点
多世界
《量子》历史之旅（六）
高山http://www.oursci.org/magazine/200302/030219.htm
有谁曾梦想过我们所生活的世界只是无数个世界中的一个，又有谁梦想过这些其他的世界就在我们的身边，它们与我们共有同样的时间和空间。然而，量子理论却似乎预言了这样一种多世界丛林的存在。
20世纪保守最好的机密
1957年，普林斯顿大学的研究生艾弗雷特三世公布了一个将令所有人为之震惊的新理论，它就是量子力学的多世界解释。后来的科学评论家称之为“20世纪保守最好的机密之一”1。
艾弗雷特三世（Hugh Everett III）毕业于美国天主教大学2化学工程专业。1950年代，他在普林斯顿大学攻读数学物理专业的博士研究生，导师是著名的物理学家惠勒。在研究生期间，艾弗雷特学习了冯诺依曼和玻姆的量子力学课本，并经常与其他同学就量子力学问题进行讨论。在他看来，“下述情况似乎是不真实的：一方面，应当有一种‘魔法式’的过程，在这个过程中发生某种剧烈变化（波函数坍缩）；而另一方面，在所有时间里又假设系统服从完全自然的连续定律。”3 经过长时间的独立思索，艾弗雷特逐渐形成了自己的看法，他认为正统解释中的波函数坍缩是不必要的观念，并重新给出了量子力学的相对态表述。
艾弗雷特假设，所有孤立系统的演化都遵循薛定谔方程，波函数坍缩从不发生。但是，如果波函数不发生坍缩，为什么我们对具有不确定性（即处于叠加态）的量子系统的测量只能得到一个确定的结果呢？艾弗雷特意识到，另一个可能的出路在于：作为相互作用的结果，测量仪器与被测系统的状态之间发生关联，从而测量仪器的状态不再能够被独立地定义，而只能相对于被测系统的状态来定义，艾弗雷特称之为相对态。进一步地，当观察者对测量仪器进行读数时，他的状态也与测量仪器，进而与被测系统的状态关联起来。这三者形成了一个复合系统的整体，而根据薛定谔方程被测系统的不确定性将传递给整个复合系统，即它也处于叠加态。
现在到了问题的最关键之点，艾弗雷特在此迈出了最大胆的一步。他认为，由于在复合系统的叠加态中，每一个成员态包含一个确定的观察者态、一个具有确定读数的测量仪器态，以及一个确定的被测系统态，因此，作为叠加态中的每一个成员态描述一个感知到一个确定结果的观察者，对于这个观察者被测系统的状态似乎已经被转换成对应的坍缩态。于是，对于每个由叠加态中的一个成员态所描述的观察者来说，波函数坍缩似乎已经在一个主观水平上发生，而他只感知到一个确定的结果。这的确是一个极其大胆而新颖的想法！
图6-1 艾弗雷特的导师惠勒
艾弗雷特将他的想法写成了一篇博士论文，他的导师惠勒对这一工作表示赞许，论文的预印本也从1956年初开始在一些物理学家中间传阅。1957年1月，在北卡罗莱纳大学举行的主题为“引力在物理学中的角色”的会议上，艾弗雷特宣读了他的论文，论文的简略版随后发表在《物理学评论》上。
重见天日
艾弗雷特的新解释公布之后，物理学界的反应是异常的冷淡。正统一派对此漠然置之，据说艾弗雷特曾经到哥本哈根去约见玻尔，但是遭到了完全的拒绝。此后，艾弗雷特解释在物理学界沉寂了十余年。直到1968年，量子引力理论的主要奠基者之一狄维特（Bryce S DeWitt）4才让这一解释重见天日。
图6-2 狄维特
狄维特和他的学生格拉汉姆（N.Graham）在一系列文章中发展了艾弗雷特的理论，并给出了更为清晰的表述。他们认为，在测量过程中，由初始波函数描述的世界分裂为许多个相互不可观察但同样真实的世界分支，它们中的每一个都对应于整个系统叠加态中的一个确定的成员态。于是，在每个单独的世界分支中，一次测量只产生一个确定的结果，虽然各个世界分支中的结果并不相同。狄维特进一步强调，“在当前接受的形式体系框架内，它是唯一允许量子理论在宇宙学的基础中起作用的观念。”这样，艾弗雷特的相对态表述便以多世界解释的新名称开始广为人知。
1973年，艾弗雷特应惠勒和狄维特的邀请，在德克萨斯州的奥斯汀大学作了一系列关于量子力学的演讲。艾弗雷特的演讲非常成功，他表述准确，充满热情，并极有预见力。在演讲总结中他宣称，“我们将被引向一个新的情况，其中上述理论（即多世界理论）是客观上连续的、因果的，而主观上是非连续的、几率的。”
[后记]
也许是由于对如此冷漠的学术界的失望，艾弗雷特在博士毕业后即离开了物理学领域。他先是作为美国五角大楼武器系统评估小组的一名防御分析家，后来成为了一名私营承包商，并由于事业的巨大成功而成为了千万富翁。1970年代后期，随着人们对多世界解释的兴趣不断增长，艾弗雷特准备重新回到物理学界，对量子理论中的测量问题进行更深入的研究。然而，不幸的是，他于1982年死于心脏病。
去相干与超脑
多世界解释的确是一个革命性的看法，它否定了一个单独的经典世界的存在，而认为实在是一种包含有很多世界的实在，它的演化是严格决定论的。然而，多世界解释仍然存在许多恼人的问题5，其中之一就是优选基问题，为什么我们只能感知到确定的经典世界，而没有感知到宏观物体的叠加态呢？
1970年，海德伯格大学的泽（H.D.Zeh）发表了一篇重要文章，首次清晰地阐述了去相干（decoherence）理论。去相干是指系统波函数的各个分支之间的相干性被破坏。根据去相干理论，当系统与测量仪器和外界环境相互作用后，就会发生去相干过程，从而导致我们在实际中只能感知到彼此已无相干性的经典分支，而无法感知到具有相干性的量子叠加态。这样，去相干理论将可以FAPP地解决上述优选基问题6，从而成为了多世界解释中一个必不可少的组成部分。1980年代之后，去相干理论又被朱瑞克，泽以及其他人更深入地研究，并发展出了环境去相干等新观点，而大量新的量子实验也证实了去相干理论，如单原子的薛定谔猫实验等。
图6-3 德义奇
1985年，英国物理学家、量子计算理论的奠基人之一德义奇（D.Deutsch）又一个举起了多世界的大旗，并对多世界解释做出了进一步的澄清。德义奇首次指出了多世界解释与正统解释具有不同的实验预测，并提出一个大胆的超脑实验以检验孰是孰非。在这一实验中，人们首先制备一种具有量子记忆能力的超脑，然后观察超脑的不同记忆状态之间的干涉效应。如果多世界理论是正确的，那么将会观察到干涉现象，同时超脑也会在效果上感觉到自己的分裂和合并；而如果正统解释是正确的，将不会观察到干涉现象。
此外，德义奇用数目不变的世界出现差别来代替世界不断分裂的说法。根据他的新表述，存在一些平行的完全的世界，它们在某种确定的意义上在相同的时间和空间中存在着，尤其是，它们与我们共享同样的时间和空间。不同的平行世界是通过它们作为一个公共的物理实体的一部分而关联在一起的，物理实在就是纠缠在一起的所有世界的集合。在理论上，多平行世界是与波函数的各个“坍缩”分支相联系的，当世界面临一种量子选择时，它就分裂成两个不同的世界7。
然而，大多数物理学家仍表示怀疑，是否有必要采取如此“歪曲”我们感觉的极端措施来解决量子理论的逻辑困难呢？把目前的薛定谔方程绝对化是完全合理的吗？为什么不对它进行可能的扩展呢？
插曲：解救薛定谔猫8
有一个称为薛定谔猫的著名理想实验。一只猫被置于一个密封的盒子中，有一杆枪瞄准着猫，如果一颗放射性核子衰变就开枪。发生此事的概率为百分之五十。
如果人们开启盒子，就会发现该猫非死即生。但是在此之前，猫的量子态应是死猫状态与活猫状态的混合。有些科学哲学家觉得这很难接受，他们断言，正如没人处于半怀孕状态一样，猫不能一半被杀死另一半没被杀死。使他们为难的原因在于，他们隐含地利用了实在的一个经典概念，即一个对象只能有一个单独的确定的历史。量子力学的全部要点在于，它对实在有不同的观点，根据这种观点，一个对象不仅有单独的历史，而且有所有可能的历史。在大多数情形下，具有特定历史的概率会和具有稍微不同历史的概率相抵消，但是在一定情形下，邻近历史的概率会相互加强。我们正是从这些相互加强的历史中的一个观察到该对象的历史的。
在薛定谔猫的情形，存在两种被加强的历史，猫在一种历史中被杀死，在另一种历史中仍然存活，两种可能性可以在量子理论中共存。因为有些哲学家隐含地假定猫只能有一个历史，所以他们就陷入了一个死结而无法自拔。
多世界的信徒们
1988年，政治学者鲍伯（L. D. Raub）对72位宇宙学家和量子物理学家进行了一次关于多世界解释的调查，结果如下：
对多世界解释的看法 比例数
是的，我认为多世界解释是正确的 58%
不，我不同意多世界解释 18%
可能它是正确的，但现在我并不确信 13%
我不知道 11%
表1 1988年关于多世界解释的看法调查
图6-4 多世界迷霍金 http://www.oursci.org/magazine/200302/030219-04.jpg
多世界解释在弦理论家、量子引力和量子宇宙学家中最受欢迎，相信它的著名物理学家有霍金、费曼、盖尔曼和温伯格等，其中后三位都是诺贝尔物理学奖获得者。坚决反对多世界解释的物理学家以彭罗斯为首，他们在科学界的其他领域中为数众多。霍金是众所周知的多世界迷，费曼一直强调坍缩过程只能通过薛定谔方程来说明。温伯格则断言，“最终的途径是将薛定谔方程认真地当作是对测量过程的描述……我更喜欢这种最终步骤。”9 在《夸克与美洲豹》一书中，他将自己描述成了多世界解释的信徒。
1997年8月，在美国马里兰大学（UMBC）举行的量子力学讨论会上，物理学家们对他们所认可的量子力学解释进行了投票表决，下表是投票结果：
量子力学的解释 投票数
哥本哈根解释 13
多世界解释 8
隐变量解释 4
一致历史 4
修正的量子动力学（GRW等） 1
其他解释（包括未决定者） 18
表2 1997年量子力学解释排名
1999年7月，在剑桥的牛顿研究所举行了一次关于量子计算的会议，其间人们对量子力学解释再一次进行了投票表决，结果如下：
量子力学的解释 投票数
多世界解释 30
哥本哈根解释 4
修正的量子动力学（GRW等） 4
隐变量解释 2
其他解释（包括未决定者） 50
表3 1999年量子力学解释排名
2001年2月，惠勒和泰格马克（Max Tegmark）在《科学美国人》上发表了一篇纪念量子发现一百周年的文章。在这篇文章中，他们认为，去相干理论和最新的实验表明，多世界解释已经取代了正统的哥本哈根解释，而成为了大多数物理学家都认可的量子力学的新的正统解释。然而惠勒也承认，一个基本的问题仍然存在，即量子力学能否通过一个更深层的原理来解释？或者说，为什么存在量子？
[评论]
很多物理学家认为多世界解释是目前最好的解释，这并不是因为它就是正确的解释，而是因为他们确信正统的哥本哈根解释已成昔日黄花，但是手头又没有更好的解释来替代它。由于人们至今尚未发现波函数坍缩过程的真实物理起源，也未能建立一种自恰的理论来描述这一过程，于是，大多数人便采取了最偷懒的方法---否认坍缩过程的存在，这便导致了多世界解释在正统观点衰落之后大受欢迎。然而，多世界解释本身所固有的缺陷已注定了它的失败，它只是绝望的人们所能抓到的最近的一根救命稻草。
插曲：勇敢者的游戏
为了证实多世界理论的正确性，一位勇敢的多世界信徒亲自进行了一个被称为量子自杀的实验10。然而，可惜的是，他却永远无法将他的发现告诉我们。
实验的主要仪器是一台量子枪，它的扳机由处于量子叠加态，如自旋叠加态 |上>+|下> 的粒子的测量结果控制。如果测量结果是“上”，则枪射出一个子弹，如果测量结果是“下”，则子弹不被射出，而只是发出一声“咔嚓”声。现在，勇敢的实验者将量子枪对准自己。
根据多世界解释，在一次实验之后，世界将分裂成两个，其中一个分支中实验者仍然活着，而另一个分支中实验者已经死亡。然后，在实验者仍然活着的世界分支中，这个实验者继续进行实验，之后，这个世界分支又将分裂成两个，其中一个分支中实验者仍然活着，而另一个分支中实验者已经死亡。实验可以依此不断进行下去，很明显，总存在一个世界分支，在其中实验者仍然活着，并且他可以听到扣动扳机的接连不断的“咔嚓”声。于是，这个实验者将确信多世界解释是正确的，而其他解释都是错误的。
图6-5 如果存在多世界
当然，在最后的量子叠加态中，实验者于其中存活的那个世界分支只占很小的一部分，例如，如果进行了N次实验，这个分支所占的比例就只为1/2N。于是，具有讽刺意味的是，在我们所在的更可能的世界分支中11，勇敢的实验者已经死去，他因此也就无法将他的发现告诉我们，更无法说服我们多世界解释是对的。
在多世界解释中，波函数被直接看做是一种勿需任何解释的物理实体12。因此，不论多世界解释是否优越，也不论它是否已为大多数物理学家所认可，多世界解释都没有为波函数这一数学实体及其演化规律---薛定谔方程提供进一步的物理解释，同时，它也没有为隐藏在波函数背后的神秘的量子实在提供一幅清晰的物理图象。
此外，正如正统解释不能告诉我们波函数为什么，以及何时发生坍缩一样，多世界解释也不能告诉我们宇宙为什么，以及何时发生分裂。多世界解释认为，当发生一次测量时，宇宙就分裂一次，或者说，不同的宇宙分支才出现差别13，但是对于什么是一次测量它却说不清楚，而如果不能精确定义和描述测量，这一解释仍然是没有意义的。20世纪80年代以来，人们进行了各种努力来完善多世界解释，如提出去相干历史方法、一致历史方法等，但是这些努力的最终结果仍然是不能令人满意的，它们所完成的仍然是贝尔意义上的FAPP（为了一切实用的目的）。这些理论只能减弱多世界解释的暂时伤痛，并不能从根本上治愈它的测量顽疾。说到底，人们最终仍然逃不过去描述测量过程，即描述从量子到经典的转变过程，而多世界只不过是用宇宙分裂来代替波函数坍缩，它仍未解决（测量）问题。
测量究竟是在什么时候发生的呢？又是如何发生的呢？所有解释都无法逃避这个问题。它是在粒子通过双缝时就发生了呢？还是在粒子于屏幕上打出一个亮点时发生的呢？抑或是直到观察者意识到亮点的存在时才发生呢？你必须回答！而一旦发现答案，你也就解决了至今仍困扰人类的量子谜题。要知道，它已难倒了20世纪的所有伟大人物。
今天，很多物理学家仍然被困在令人迷幻的多世界丛林中，他们自以为找到了真正的量子，并确信只有在那里才能更深入地探查我们的宇宙。
注：
1、科学史家雅墨（M.Jammer）在他那本著名的书《量子力学的哲学》中引述了这句评论。
2、Catholic University of America。
3、摘自艾弗雷特1972年9月19日致雅墨的信。
4、狄维特曾是1957年“引力在物理学中的角色”会议的组织者之一，后来任教于德克萨斯州的奥斯汀大学，现已退休。
5、关于这些问题的详细论述请参见文献[18]。
6、FAPP是英文For All Practical Purpose的缩写，意识为‘为了一切实用的目的’。这个词是贝尔为了批驳多世界解释而发明的。
7、请参见《原子中的幽灵》中德义奇的论述。
8、这一节是从《霍金讲演录》中摘录的多世界迷霍金关于薛定谔猫佯缪的解释，以此作为用多世界理论来解释量子佯缪的一个典型范例。
9、请参见《科学美国人》1994年10月号。
10、这一量子自杀实验由泰格马克于1998年提出并讨论，它可以说是薛定谔猫实验的真人版。
11、然而，按照目前的认识，人类却生活在一个非常不可能的世界分支中，其他世界分支中要么没有人，要么人类以其他方式存在和生活。但是，为什么在人类出现以后我们现在所处的分支（其中出现了核武器和互联网）的比例最大呢？这尚未得到解释。
12、多世界解释的提出者艾弗雷特在他的原始文章中写道，“the wave function is taken as the basic physical entity with no a priori interpretation。”
13、这种差别具有可测量的物理效应。相对于观察者而言，“没有差别”意味着粒子仍处于叠加的量子态，而“产生差别”则意味着粒子已处于确定的经典态，这种差别的产生正对应于坍缩过程的完成。因此，整个宇宙的分裂实际上是一种强烈的非定域性作用，从而在多世界解释中仍然存在量子非定域性，只不过是以一种更模糊的形式存在而已。
《量子》历史之旅(一)·发现量子 《量子》逻辑之旅(一)·量子的存在
《量子》历史之旅(二)·神秘的量子理论 《量子》历史之旅(三)·正统观念
《量子》历史之旅(四)·反对者们
量子力学让人迷惑，有兴趣的看看这本书.
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上帝掷骰子吗？ － 量子物理史话
平行的世界
令人毛骨悚然和啼笑皆非的“量子自杀”实验在80年代末由Hans Moravec，Bruno Marchal等人提出，而又在1998年为宇宙学家Max Tegmark在那篇广为人知的宣传MWI的论文中所发展和重提。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版。大家知道在猫实验里，如果原子衰变，猫就被毒死，反之则存活。对此，哥本哈根派的解释是：在我们没有观测它之前，猫是“又死又活”的，而观测后猫的波函数发生坍缩，猫要么死要么活。MWI则声称：每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫，只不过它们存在于两个平行的世界中。
两者有何实质不同呢？其关键就在于，哥本哈根派认为猫始终只有一只，它开始处在叠加态，坍缩后有50％的可能死，50％的可能活。而多宇宙认为猫并未叠加，而是“分裂”成了两只，一死一活，必定有一只活猫！
现在假如有一位勇于为科学献身的仁人义士，他自告奋勇地去代替那只倒霉的猫。出于人道主义，为了让他少受痛苦，我们把毒气瓶改为一把枪。如果原子衰变（或者利用别的量子机制，比如光子通过了半镀银），则枪就“砰”地一响送我们这位朋友上路。反之，枪就只发出“咔”地一声空响。
现在关键问题来了，当一个光子到达半镀镜的时候，根据哥本哈根派，你有一半可能听到“咔”一声然后安然无恙，另一半就不太美妙，你听到“砰”一声然后什么都不知道了。而根据多宇宙，必定有一个你听到“咔”，另一个你在另一个世界里听到“砰”。但问题是，听到“砰”的那位随即就死掉了，什么感觉都没有了，这个世界对“你”来说就已经没有意义了。对你来说，唯一有意义的世界就是你活着的那个世界。
所以，从人择原理（我们在前面已经讨论过人择原理）的角度上来讲，对你唯一有意义的“存在”就是那些你活着的世界。你永远只会听到“咔”而继续活着！因为多宇宙和哥本哈根不同，永远都会有一个你活在某个世界！
让我们每隔一秒钟发射一个光子到半镀镜来触动机关。此时哥本哈根预言，就算你运气非常之好，你也最多听到好几声“咔”然后最终死掉。但多宇宙的预言是：永远都会有一个“你”活着，而他的那个世界对“你”来说是唯一有意义的存在。只要你坐在枪口面前，那么从你本人的角度来看，你永远只会听到每隔一秒响一次的“咔”声，你永远不死（虽然在别的数目惊人的世界中，你已经尸横遍野，但那些世界对你没有意义）！
但只要你从枪口移开，你就又会听到“砰”声了，因为这些世界重新对你恢复了意义，你能够活着见证它们。总而言之，多宇宙的预言是：只要你在枪口前，（对你来说）它就绝对不会发射，一旦你移开，它就又开始随机地“砰”。
所以，对这位测试者他自己来说，假如他一直听到“咔”而好端端地活着，他就可以在很大程度上确信，多宇宙解释是正确的。假如他死掉了，那么哥本哈根解释就是正确的。不过这对他来说也已经没有意义了，人都死掉了。
各位也许对这里的人择原理大感困惑。无论如何，枪一直“咔”是一个极小极小的概率不是吗（如果n次，则概率就是1/2^n）？怎么能说对你而言枪“必定”会这样行动呢？但问题在于，“对你而言”的前提是，“你”必须存在！
让我们这样来举例：假如你是男性，你必定会发现这样一个“有趣”的事实：你爸爸有儿子、你爷爷有儿子、你曾祖父有儿子……一直上溯到任意n代祖先，不管历史上冰川严寒、洪水猛兽、兵荒马乱、饥饿贫瘠，他们不但都能存活，而且子嗣不断，始终有儿子，这可是一个非常小的概率（如果你是女性，可以往娘家那条路上推）。但假如你因此感慨说，你的存在是一个百年不遇的“奇迹”，就非常可笑了。很明显，你能够感慨的前提条件是你的存在本身！事实上，如果“客观”地讲，一个家族n代都有儿子的概率极小，但对你我来说，却是“必须”的，概率为100％的！同理，有人感慨宇宙的精巧，其产生的概率是如此低，但按照人择原理，宇宙必须如此！在量子自杀中，只要你始终存在，那么对你来说枪就必须100％地不发射！
但很可惜的是：就算你发现了多宇宙解释是正确的，这也只是对你自己一个人而言的知识。就我们这些旁观者而言事实永远都是一样的：你在若干次“咔”后被一枪打死。我们能够做的，也就是围绕在你的尸体旁边争论，到底是按照哥本哈根，你已经永远地从宇宙中消失了，还是按照MWI，你仍然在某个世界中活得逍遥自在。我们这些“外人”被投影到你活着的那个世界，这个概率极低，几乎可以不被考虑，但对你“本人”来说，你存在于那个世界却是100％必须的！而且，因为各个世界之间无法互相干涉，所以你永远也不能从那个世界来到我们这里，告诉我们多宇宙论是正确的！
其实，Tegmark等人根本不必去费心设计什么“量子自杀”实验，按照他们的思路，要是多宇宙解释是正确的，那么对于某人来说，他无论如何试图去自杀都不会死！要是他拿刀抹脖子，那么因为组成刀的是一群符合薛定谔波动方程的粒子，所以总有一个非常非常小，但确实不为0的可能性，这些粒子在那一刹那都发生了量子隧道效应，以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子，从而保持该人不死！当然这个概率极小极小，但按照MWI，一切可能发生的都实际发生了，所以这个现象总会发生在某个世界！在“客观”上讲，此人在99.99999…99％的世界中都命丧黄泉，但从他的“主观视角”来说，他却一直活着！不管换什么方式都一样，跳楼也好，卧轨也好，上吊也好，总存在那么一些世界，让他还活着。从该人自身的视角来看，他怎么死都死不掉！
这就是从量子自杀思想实验推出的怪论，美其名曰“量子永生”（quantum immortality）。只要从主观视角来看，不但一个人永远无法完成自杀，事实上他一旦开始存在，就永远不会消失！总存在着一些量子效应，使得一个人不会衰老，而按照MWI，这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界！如果多宇宙理论是正确的，那么我们得到的推论是：一旦一个“意识”开始存在，从它自身的角度来看，它就必定永生！（天哪，我们怎么又扯到了“意识”！）
这是最强版本的人择原理，也称为“最终人择原理”。
可以想象，Tegmark等多宇宙论的支持者见到自己的提议被演绎成了这么一个奇谈怪论后，是怎样的一种哭笑不得的心态。这位宾夕法尼亚大学的宇宙学家不得不出来声明，说“永生”并非MWI的正统推论。他说一个人在“死前”，还经历了某种非量子化的过程，使得所谓的意识并不能连续过渡保持永存。可惜也不太有人相信他的辩护。
关于这个问题，科学家们和哲学家们无疑都会感到兴趣。支持MWI的人也会批评说，大量宇宙样本中的“人”的死去不能被简单地忽略，因为对于“意识”我们还是几乎一无所知的，它是如何“连续存在”的，根本就没有经过考察。一些偏颇的意见会认为，假如说“意识”必定会在某些宇宙分支中连续地存在，那么我们应该断定它不但始终存在，而且永远“连续”，也就是说，我们不该有“失去意识”的时候（例如睡觉或者昏迷）。不过，也许的确存在一些世界，在那里我们永不睡觉，谁又知道呢？再说，暂时沉睡然后又苏醒，这对于“意识”来说好像不能算作“无意义”的。而更为重要的，也许还是如何定义在多世界中的“你”究竟是个什么东西的问题。总之，这里面逻辑怪圈层出不穷，而且几乎没有什么可以为实践所检验的东西，都是空对空。我想，波普尔对此不会感到满意的！
关于自杀实验本身，我想也不太有人会仅仅为了检验哥本哈根和MWI而实际上真的去尝试！因为不管怎么样，实验的结果也只有你自己一个人知道而已，你无法把它告诉广大人民群众。而且要是哥本哈根解释不幸地是正确的，那你也就呜乎哀哉了。虽说“朝闻道，夕死可矣”，但一般来说，闻了道，最好还是利用它做些什么来得更有意义。而且，就算你在枪口前真的不死，你也无法确实地判定，这是因为多世界预言的结果，还是只不过仅仅因为你的运气非常非常非常好。你最多能说：“我有99.999999..99％的把握宣称，多世界是正确的。”如此而已。
根据Shikhovtsev最新的传记，埃弗莱特本人也在某种程度上相信他的“意识”会沿着某些不通向死亡的宇宙分支而一直延续下去（当然他不知道自杀实验）。但具有悲剧和讽刺意味的是，他一家子都那么相信平行宇宙，以致他的女儿丽兹（Liz）在自杀前留下的遗书中说，她去往“另一个平行世界”和他相会了（当然，她并非为了检验这个理论而自杀）。或许埃弗莱特一家真的在某个世界里相会也未可知，但至少在我们现在所在的这个世界（以及绝大多数其他世界）里，我们看到人死不能复生了。所以，至少考虑在绝大多数世界中家人和朋友们的感情，我强烈建议各位读者不要在科学热情的驱使下做此尝试。
我们在多世界理论这条路上走得也够久了，和前面在哥本哈根派那里一样，我们的探索越到后来就越显得古怪离奇，道路崎岖不平，杂草丛生，让我们筋疲力尽，而且最后居然还会又碰到“意识”，“永生”之类形而上的东西（真是见鬼）！我们还是知难而退，回到原来的分岔路口，再看看还有没有别的不同选择。不过我们在离开这条道路前，还有一样东西值得一提，那就是所谓的“量子计算机”。1977年，埃弗莱特接受惠勒和德威特等人的邀请去德克萨斯大学演讲，午饭的时候，德威特特意安排惠勒的一位学生坐在埃弗莱特身边，后者向他请教了关于希尔伯特空间的问题。这个学生就是大卫•\;德义奇（David Deutsch）。可以这样理解：
在一个一维世界，也就是一条直线上，一个有智慧的质点发现，自己只能向前后运动。更高维度的我们会笑话它——你可以往左右转啊！
在一个二维世界，也就是一个平面上，一个有智慧的质点发现，自己只能向四周运动。更高维度的我们会笑话它——你可以往上跳啊！
在我们这个世界，很多事情我们看来是必然的，其实在更高的某种层次上看，可能性有无数种，只是我们这个维度下无法选择而已。
“宇宙分叉说”也就是这个意思。
宇宙在任何时刻都在分叉，而且都分了无穷多个叉，什么样的事情都有可能发生。
比如一颗子弹向你迎面飞来，在击中你脑袋的瞬间，宇宙就已经分叉了，在绝大多数的分支里，你当场死掉，其他小部分分支里，你侥幸逃生，在更个别的分支里，你突然变成奥特曼，“咻”地一声飞走了……
死亡的你，逃生的你，变成超人的你，在子弹达到你脑袋前的瞬间，都是你，和你拥有一样的身体，一样的记忆，一样的女朋友，但就在这一瞬间，你们分叉了，或者说宇宙分叉了，彼此再无一丁点瓜葛。
分叉的不止是你，还有你所存在的世界里的一切，你们朋友们跟你一起分叉了，某些分支里，你的朋友为你治丧，某些分叉里，朋友为你庆幸，还有某些分叉里，朋友惊呼“老婆，快和牛魔王出来看上帝！”宇宙世界本虚幻 -------------------- 穿越时空唯有爱
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物质既能量 能量既物质
量子力学告诉我们，微观粒子在不同条件下可以分别表现出波动性和粒子性，此即“波粒二象性”。然而在亚原子层面，波粒的分界消失，物质不能只被作为其中的一种来解释，它们既是波又是粒子。波是一种能量，它不表现为我们可见的粒子状态，但是不能说它不是物质。此时物质的概念发生了变化，也就是说能量也是物质。爱因斯坦相对论的质能关系式E=mc^2告诉我们，物质的质量是能量的一种表征形式，所以物质即能量。物质与能量是统一的，“波粒二象性”就是这种统一性的证明。既然能量是物质的本质，那么也就是宇宙的本质。宇宙从根本上来说，就是由能量构成的。
意识 会因为真爱 穿越生死平行世界间
探索真实的全息宇宙时空世界
宇宙学家亚力山大?维勒金说：“有非常多的平行世界，在那里，戈尔(美国前副总统，后来在与小布什的总统竞选中落败)是美国的总统，而埃尔维斯?普雷斯利 (摇滚巨星猫王)还活着。”
霍金正是和维勒金一起发展了平行宇宙的想法。广义相对论在大爆炸初始失效的原因是它没有和不确定原理相合并。爱因斯坦基于“上帝不玩骰子”的论断而反对量子理论中的随机因素。然而，所有证据表明上帝完全是一名“赌徒”。霍金认为，人们可以将宇宙看做一个庞大的赌场，在每一个场合下骰子都在滚动或者轮子都在旋转。宇宙的情景也是一样。当宇宙尺度很大，正如它今天这样时，骰子被投掷的次数极为巨大，其平均结果就会得出某种可预见的东西。这就是为什么经典定律对于大系统有效的原因。当然，宇宙尺度非常微小时，正如它在临近大爆炸的时刻，投掷骰子的次数很少，而不确定性原理则非常重要。
因为宇宙不停地投掷骰子，它就不像人们以为的那样仅仅存在一个历史。相反地，宇宙应该拥有所有可能的历史，每种历史各有其存在的概率。
霍金还设想自己到了另一并行宇宙。然后，所发生的一切就如他在科幻小说《星际旅行》中所经历的一样：霍金和牛顿、爱因斯坦玩扑克，玛丽莲?梦露坐在他的旁边。“任何一个想得到的故事都会在其中的一个宇宙中发生，”霍金说，“肯定有这样一个故事，在其中我和玛丽莲?梦露结婚了。也有另一个故事，在那里克娄巴特拉(埃及托勒密王朝末代女王，貌美，有强烈的权势欲望，一开始是恺撒情妇，然后与安东尼结婚，安东尼溃败后又欲勾引屋大维，未遂，以毒蛇自杀)成了我的妻子。”
简单来说宇宙由不规则的量子组成，万物由不规则的分量子组成，还有一位宇宙学家杜治说的不规则属更大层面，量子力学认为世上不止一个宇宙，有些相似，有些不一样，有些空间和我们的空间只相差一颗光子或量子，差别较大的不会见到我们，有些甚至没有我或没有某个国家的存在。这是以不规则定律所作的大胆推论，杜治认为每颗量子代表一个空间，他说的不是梦话，他有真凭实据，而且是物理学生必会做的著名实验，这个实验历史悠久，源自1909年。在实验中要有光源（光束型），光源会被镜子反射到这些缝隙里去，隔片上有两缝隙，在摄影机里可以看见那初步形成的交错图案，所谓交错图案就是镜头中间一组昏暗的条纹，有两条缝时才会出现。因为有两条缝时，光源就会分走两边，然后就像涟漪交错，有时候涟漪会融合，有时会互相抵消产生条纹，如果用滤镜将光的强度减弱至只有一颗光子能穿越缝隙，在液体氮下就会清楚看见一束光，在氮气下光束四散，去到滤镜前便停止，而滤镜隔开了肉眼所见的一切，但摄影机会拍摄到流过去的光子。光子一颗一颗的穿过夹缝，因此在萤幕上该只见到两条明亮的线，而不是会交错的条纹，但事实上并非如似，从电脑中可看到提示中的条纹结果。做这个单光子实验时，多颗光子所造成的图案，在强光下完全一样，人们想不透个中原因，书本中所读到的理论是由于光子是粒子，也是波纹，但现在才发现那是谬论。光子其实既固定同时又四散，杜治认为单一的光子能造出条纹，是因为附近另有肉眼看不见的光子，我们看不见的光子是另一个空间的光子，这宇宙在我们附近撞击原有的光子，令它们改变方向，这实验结果是杜治所见过最古怪的。它充份证明了世上不止有一个宇宙空间而是有非常多的平行宇宙空间存在，否则不会有以上的实验结果。
最新的超弦理论研究还指出，宇宙相当于全息成像的产物。例如马尔达塞纳的模型认为4维的场可以认为是5维场的全息投影，就象激光全息摄影中三维物体被投射到二维的平面上一样。在全息的宇宙里，某一体积内所有事物的信息会以某种方式显示在表面。全息成像与意识有关吗？有过这样一个现象。
全息图像是“编码”到一种特殊玻璃上的三维图像。这样制作的图像有一种特别的效果，即它虽然是做在平面上的，但是如果在激光照射下人眼从某个角度看去，图像却是三维立体的。
全息图像的奥秘在于它使用“单向”的激光，在激光中，光子都朝同一个方向运动，在拍全息照片时，拍摄物体被放在黑暗中，用一束激光向它照射。实际上是分开的两束激光，一束射向物体，一束射向一面镜子。一半的光子被物体的轮廓反射回来，另一半被镜子反射回来。所有的光子又都射到感光的全息玻璃片上。玻璃片中的分子随即改变了颜色深浅。这样所形成的图像在激光的照射下呈现出三维立体的效果。
这真是个奇妙的过程，好像在某种程度上从物体上反射回来的光子可以与从平面镜上反射回来的光子相互“沟通”似的。不过这样来解释这种现象是受人争议的，因为一般物理学原理也能解释这一过程。
真正令物理学家们震惊的还是全息照片玻璃摔碎时发生的现象。全息照片的碎片并没有变成拼图似的小片；可以拼在一起恢复原来的画面，而是每一个小片中都显示出整个画面。根据传统物理学的定律知识，这是不可能发生的。这一小片玻璃中的每个分子瞬间就改变了外观，却没有直接的物理作用能够解释这种变化。这一发现暗示着在一个更深的或者是非物质的层面上，甚至是简单的无生命的无机玻璃分子都知道它们自己的角色，它们有自我意识，知道自己的状态，并知道它们在整体中的地位。这也暗示着这些玻璃分子有集体“记忆”，并且它们之间还能交流沟通。要不是这样，单个的碎片又怎能知道该重组成什么样的图像呢？ 当然人的意识是否单独存在还有着很大的争议，但是某些人的意识是可以做时空旅行的！
世上有其他不同空间存在，这对意识时空穿梭是可能的，如果做意识的时空旅行，意识回到过去是不一定会回到自己的空间，而是到了别的平行宇宙空间。
但是要身体的时空旅行就需要用相对论来阐释宇宙结构，又要用量子力学来阐释当中细节，但这理论互有矛盾，因此要有一套能结合两者的新理论。
回顾人类时空观的发展，可以分为三个阶段。牛顿由经典物理学的成果出发，把宇宙看成是机械的，看成是一个以固定规律运转的精密的机器，比如地球围着太阳旋转，星系如同一个巨大钟表的很多齿轮。这就是机械的时空观，是绝对时间、绝对空间的框架体系，把时间与空间完全割裂开来；第二阶段，以爱因斯坦的相对论为基础，摒弃了牛顿的绝对时空的概念，将空时结合起来建立了相对论时空观。对于任何一个惯性系，时间是用相对于这个惯性系静止的、同样构造的钟来度量的。广义相对论时空观还取消了惯性系的概念，以弯曲的空间概念把物质、运动、时空联系在一起，否认了时间、空间割裂的思想。但是爱因斯坦的相对论是描述静态的、孤立的、均匀分布的时空，没有建立高维动态空时流形的物理概念，没有分析时空结构的演变。而且新的观测事实，如水星进动、X射线爆发源对爱因斯坦的广义相对论发起了挑战；第三阶段，现代科学已经认识到我们存在的时空世界事实上是十分复杂的，决不是只存在着我们人类用肉眼可以感知到的空间。在这基础上，人们发展了现代时空理论。
一、现代时空论及量子物理时空观
现代时空论的观点是宇宙是由各种不同维度的空时结构组成。高维空时流形的实质是负能量流，即空间的实质是能量流
{2}比如超弦理论认为：真实的时空是高维的，可能是10维，也可能是26维等
[3]。若以10维的为例，量子力学认为一切粒子均有波动性，其波长为λ＝h/p,其中p为动量，h为普朗克常数。若粒子的波长比空间尺度L大许多，则这一维必将被紧致。根据卡鲁查克莱因理论，要在紧致后的4维时空中获得正确的引力常数G，则其余6维的尺度L 都要在普朗克线度lp之内（lp=h/(mp, Ec)，其中分母表示动量）。由此可见，要探测余下的这6维时空，则发射的粒子应具有大于(mp, Ec)的动量，这样使得λ <lp，即余下的这6维时空才能不被紧致，而这么大的动量所需要的高能量在现代实验室内是可望不可及的。
[4]。 关于量子物理时空观，著名的量子物理学家、牛津大学教授德伊兹教授作了最好的表述，他说：“量子力学本质上是关于多个平行宇宙的解释，有些宇宙和我们这个宇宙很相似，而另一些则很不一样。在我们附近的宇宙可能只跟我们宇宙相差一个光子，而最远的那些宇宙则跟我们的宇宙完全不同。”，“现实世界并不是由一个宇宙构成，但是我们只能在它的一个层面上活动。”
[5] 另外近十余年来，随着量子物理学和广义相对论的交汇，特别是规范场理论中对称破缺相变的最新进展，现代宇宙学提出了许多宇宙形成假说。宇宙大爆炸理论、暴胀宇宙论和宇宙弦理论就是这些理论中很重要的一部份。例如，根据1983年A.Linde提出的混沌暴胀宇宙模型，极早期宇宙中存在着若干个空间畴，每一个空间畴将作指数膨胀，形成大小超过可观测宇宙的微宇宙泡。每一个微宇宙泡可以演化为一个对应的宇宙，而我们生活的这个宇宙只是由其中一个微宇宙泡暴胀演化而来的
[6]。这些宇宙是连通的。根据1935年爱因斯坦提出的“虫洞”（Wormholes）理论。虫洞能扭曲空间，是宇宙的隧道，可以令原来相隔亿万公里的地方变成近在咫尺。也就是说不同的子宇宙空间可通过虫洞联结，但“虫洞”的引力极其大，以至于可以毁灭所有进入它的物质，只有人的意识可以从“虫洞”中去通往其它世界。
二、、多层面时空论
如前所述，现代科学已经认识到了多个时空的存在，并提出了以上各种理论，但是这些理论还存在很多问题。比如对于宇宙大爆炸理论，我们无法解释0~10^-43秒之间宇宙是什么状态？为什么极早期宇宙中粒子和反粒子数目不对称？为什么宇宙中光子数和粒子数之比为10^-9数量级[1]？1964年发现的所谓的“大爆炸火球”，在1992年后的观测中有温度的波动，即其密度是在密与疏之间波动，这与宇宙大爆炸理论的推论不相符。
又例如，1997年1月9日，权威科学杂志《Nature》上的一篇关于星系分布的文章指出，超级星云是按规则晶格排列的，每个长方形的格子边长三亿六千万光年。据Estonia的Tartu观测中心的J.Einasto博士报导，超级星云的整个分布就象一个三维的棋盘。1990年2月，英国Durham大学天文学家T.J.Broadhurst和一个多国科学家组成的小组，在范围不大的一块天空区域向纵深观察，观测范围至60亿光年。他们使用一种笔心式(Pencil Beam)扫描仪器确定，星云间是以3亿光年间隔的密度按周期分布的。天文学家已经知道星系会组成片状或丝状的星云，围绕着没有星系的空间运转，但周期性的结构却是非常出乎意料的。所有这些观测结果向我们原先对宇宙的认识提出了挑战。根据宇宙大爆炸理论，星云应该是随机地分布在整个宇宙中的。加州大学伯克利分校的Marc Davis博士说，如果星系的分布真的是周期性的，那么完全可以说，我们对宇宙的早期情况实际上一无所知。
超弦理论也存在困难，比如弦论提出的量子色动力学（QCD）的标准模型能把强作用力、弱作用力、电磁力统一起来，但很难将引力也统一进去[7]。再有，是不是宇宙间就只存在这四种基本作用力？宇宙间的γ射线超能爆发就不能简单归结为这四种力的作用。超弦理论对此也无法解释。另外，弦论中维数的概念本身没有解释宇宙演化的物理本质，它的结论是不可检验的（物理学家必须建造一个周长为1000光年的粒子加速器，而整个太阳系的周长才一光天）。超弦理论在物理学领域把数学工具用到了极致，被称为“数学之舞”，把宇宙的演化变成了纯“数学游戏”，甚至失去了物理意义，成了“美学”的作品。
总之，现在人类对于宇宙、时空的认识还是很不完善的。
事实上，现代时空论也已经认识到空间的实质是能量流[2]。另外量子力学告诉我们，微观粒子在不同条件下可以分别表现出波动性和粒子性，此即“波粒二象性”。然而在亚原子层面，波粒的分界消失，物质不能只被作为其中的一种来解释，它们既是波又是粒子。波是一种能量，它不表现为我们可见的粒子状态，但是不能说它不是物质。此时物质的概念发生了变化，也就是说能量也是物质。爱因斯坦相对论的质能关系式E=mc^2告诉我们，物质的质量是能量的一种表征形式，所以物质即能量。物质与能量是统一的，“波粒二象性”就是这种统一性的证明。既然能量是物质的本质，那么也就是宇宙的本质。宇宙从根本上来说，就是由能量构成的。
现代科学已经认识到，物质是由分子、原子、原子核、电子、质子、中子、各种介子、超子、共振态粒子、一层一层一直到中微子等组成的[8]。宇宙不同层次中各种物质状态维持依靠的是能量，粒子越微观，能量越大，宇宙的演化就是能量在同一层次间、不同层次间的相互作用、转移和转化。不同层次能量包括：庞大天体（宇宙岛、银河系、恒星系）的运动动能、我们周围物体的机械能、生物能、分子间的作用能（如热能、化学能）、原子间的作用能（如核能）、被夸克禁闭的空间的能量、中微子放射能（可轻松穿透1000光年的钢板），还有更微观的及更宏观的未被认识的能量状态等。晶体和生物分子之间对应几电子伏特；一般无机和有机分子对应几千电子伏特；原子核对应几百万电子伏特；质子、中子对应几十亿电子伏特；夸克、中微子对应更强大的能量级别，是现有科技水平无法探知的。
现代科学只能研究微观粒子的点状存在，不能看到微观粒子存在的整个面，是因为研究越微观的粒子要求越高的能量去探测。目前在实验室中的最高能量可以探测到中微子，虽然中微子离物质的本源相差还很远很远，但再往微观下去就无能为力了。而在微观上，物质内部不同粒子的不同整体层面、不同能量级别就构成了相应的不同空间。
现代物理学已经认识到普朗克常数h标志着宏观物理规律和微观物理规律的界限，是体现空间层次性的一个例证。任何物体都是存在于许许多多个同时同地存在的空间中。任何空间都有各自的时空结构和生命的特定存在形式，我们人感觉、接触到的基本上是分子构成的宏观物体，我们所在的是位于分子和星球之间的空间。事实上，现代科学还认识到，电子到原子核之间也是一个极其广阔的空间。现代弦理论的T对偶性，把一根弦绕着一个紧致维形成环圈时所出现的两类粒子（即振动粒子和环绕粒子），联系了起来。T对偶性理论认为，半径为R的圆的环绕粒子与半径为1/R的振动粒子是相同的，反之亦然。这样，如果宇宙缩小到小于普朗克长度（10^-35米），宇宙将转变为一个对偶的宇宙，随着原先宇宙的缩小而不断增大。因此在这样极小的尺度上，宇宙仍然看起来象大尺度一样
不同层次时空的能量层次存在差异，所以不同时空有不同的时空结构，宇宙特性在各层次时空的体现不同，就有不同的演化规律。海森堡的测不准原理（即不能同时地对微观粒子的坐标和动量进行绝对精确的测量）事实上就反映出宏观时空概念及规律已经不再适用于微观世界。试想，生物分子的能级只有几电子伏特，而到质子和中子则对应几十亿电子伏特，这样大的能级差异，必然暴露出宏观理论的局限性，必须要有适合高能量层次的新概念、新理论才行，否则就会遇到“螳臂当车”的尴尬。又如“宇宙遗失90%质量”这一问题，很可能就是把时间的概念不适当地用来描述不同层次的能量稳定状态，对能量的作用层次认识不足所造成的。显然宇宙中不只存在现有的能量形式。“γ射线超能爆发”之所以现有的物理规律难以适用，就是因为现有的规律是基于分子到星球之间这个空间层次得到的，而对于更高能量层次时空的现象就难以解释了。 不同层面的空间是客观存在的，不过肉眼看不到它，但是看不到并不意味着它们不存在。19世纪初意大利天文学家皮亚齐用望远镜发现了第一颗名为谷神星的小行星。但是，当这颗行星一接近太阳，就消失了。人们就说他的发现是虚假的。德国数学家卡尔?高斯听到这个消息后，根据皮亚齐的发现，用自己的计算结果，证实了谷神星所在位置。天文学家用望远镜朝卡尔?高斯所指方向看去，果然发现了这颗小行星。显然，如果当时没有卡尔?高斯的计算结果，人们就不会承认谷神星的存在。然而，不管你有没有计算结果，能不能看不到它，承认不承认它，它都是真实的客观存在，都是太阳系中的一个成员。
宇宙具有十分复杂的时空结构，另外层面的空间，我们现代科学水平还不能去深入研究，但却是实实在在客观存在的，有的现象从古至今都影响着我们这个空间世界，有待与人们的进一步探索。
作者 张平生
2004.01.06 |
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