硅时代的终结与量子谜题

过去，好莱坞电影和漫画可以通过将角色带入外太空来创造令人兴奋的想象世界。但近 50 多年来，由于我们不断向外层空间发射火箭，这个想法本身就有点过时了。因此，科幻小说作家需要一个全新的、前沿的游乐场来实现所谓的奇幻情节，时下最火的游乐场就是多元宇宙。近年的许多电影大片都以平行宇宙为背景，超级英雄或反派总是存在于多重现实中。

过去，每当看科幻电影时，我都要数一数到底有多少条物理定律被违反了。而当我又想起亚瑟·C.克拉克的话，我也就不再这么较真了：“任何足够先进的技术都与魔法并无二致。”因此，如果一部电影明显违反了一些已知的物理定律，那么没准有一天这个物理定律就真的被证明是不正确或不完整的了。

但现在，随着电影进入平行宇宙的多元宇宙，我又不得不重新思考，看看是否有任何物理定律被违反了。实际上，电影人一直在追随理论物理学家的脚步，他们认真对待着多元宇宙的概念。

个中原因便是休·埃弗里特的多世界理论正在卷土重来。如前所述，埃弗里特的多世界理论可能是解决测量问题的最简单、最有效的方法。通过简单地放弃量子力学的最后一个假设，即描述量子行为的波函数在观测时坍缩，多世界理论是解决这一悖论的最快方法。

但让电子波扩散是要付出代价的。如果薛定谔波被允许在不坍缩的情况下自行自由移动，那么分裂将会发生无限多次，从而创造出一个可能宇宙的无限级联。因此，与其坍缩为一个宇宙，我们不如让无限多个宇宙不断平行分裂。

对于这些平行宇宙，物理学家之间并没有达成普遍的共识。例如，大卫·多伊奇认为这是量子计算机如此强大的根本原因，因为它们能够在不同的平行宇宙中同时进行计算。这让我们回到了薛定谔的古老悖论，即盒子里的猫可以同时死了和活着。

当被问及这个令人沮丧的问题时，斯蒂芬·霍金会说：“每当我听到薛定谔猫的叫声时，我都会伸手去拿我的枪。”但还有一种替代理论也在考虑中，那就是退相干理论，该理论认为，与外部环境的相互作用会导致波坍缩，即波一旦接触到环境，就会自行坍缩，因为环境已经退相干了。

例如，这意味着薛定谔悖论可以简单地解决。最初的问题是，在你打开盒子之前，你无法判断猫是死是活。传统的答案是，在你打开盒子之前，猫既不死也不活。而这一新理论则认为，猫的原子已经与飘浮在盒子里的随机原子接触了，猫甚至在你打开盒子之前就已经选择了。所以，这只猫或者已经死了，或者还活着（却不是同时以两种状态存在）。

换句话说，根据传统的哥本哈根诠释，只有当你打开盒子并测量时，猫才会发生退相干。然而，在退相干方法中，猫已经退相干了，因为空气分子接触了猫的波，导致它坍缩了。在退相干方法中，盒子里的空气取代了准备打开盒子的实验者，成为导致波坍缩的原因。

物理学最终不是建立在推测和猜想的基础上的，物理学中的争论通常是通过做实验来解决的。确凿的证据才是决定性因素。于是我想，几十年后，物理学家肯定还是要对这个问题进行反复辩论，因为到目前为止，还没有什么决定性的实验可以真正排除其中某一种解释，至少目前还没有。

然而，我个人认为退相干方法是存在缺陷的。这种方法必须区分环境，即空气（是退相干）和被研究的物体（猫）。在哥本哈根诠释中，退相干性是由实验者引入的；在退相干方法中，它是由与环境的相互作用引入的。

然而，一旦引入量子引力理论，量子化的最小单位就是宇宙本身。实验者、环境和猫之间就没有区别了。它们都是一个巨大的波函数——宇宙波函数的一部分，并不能分成不同的部分。

在这种量子引力方法中，相干波和空气中的退相干波之间没有真正的区别。区别只是程度上的不同。（例如，在宇宙大爆炸时，整个宇宙在爆炸前是相干的。因此，即使在 138 亿年后的今天，我们仍然可以在猫和空气之间找到一些相干性。）

因此，这种方法消除了退相干，重新回到了埃弗里特的解释。不幸的是，也没有任何实验可以真正区分这些不同的方法。这两种方法都给出了相同的量子力学结果，只是它们对结果的解释不同。所以这看上去只是哲学层面的区别。

这意味着，我们无论使用哥本哈根诠释、退相干方法还是多世界理论，都会得到相同的实验结果，因此这三种方法在实验上是等效的。这三种方法之间的一个可能区别是，在多世界的解释中，我们可能在不同的平行宇宙之间移动。但是，如果选择通过计算的方法，那么只能说我们能计算出来的概率非常小，无法通过实验进行验证。毕竟，人类只能通过等待比宇宙寿命更长的时间，才有可能进入另一个平行宇宙。