返回 一元宇宙

3 “一”如何即一切

如果“一切即一”,那为什么我们体验到的世界又气象万千?物质和结构是从哪里起源的,在量子测量期间到底发生了什么?我们将要看到,观察者和观察对象的量子纠缠以及量子退相干现象帮助我们解释一个隐态的“一”是如何被体验为从平行现实及平行世界中浮现出来的单个物体的。然而,不论何时,只要像这样朝字面解释量子力学的方向取得了进展,就会遭遇物理学建制派的迎头痛击和敌视。最终有两位物理学家取得了突破,解释了量子力学、本质性的现实真相以及我们的日常体验是如何互相关联的:一位是古灵精怪的科技迷,还有一位是朴实冷静的斗牛犬。这两位性格明显互不相同的物理学家,对宇宙是如何运转的这个问题得出了本质上相同的结论。

玩家和他的游戏

Planck 1950, pp. 33-34.


Byrne 2010, p. 153.


“一项新的科学真理取得胜利不是靠说服它的反对派并让他们见到真理之光,”马克斯·普朗克写道,“而是因为它的反对派最终都死掉了……”
不管哥本哈根诠释是不是真理,它最出名的批评者的确并没有永远活下去。1954年4月14日,阿尔伯特·爱因斯坦做了最后一次讲座,以演讲嘉宾的身份在约翰·惠勒的相对论课上又一次加固了他对量子力学的批评。当时在听众中贪婪听讲的一位年轻人后来回忆道,“(爱因斯坦)绘声绘色地表达了自己的感觉,声称他不相信一只老鼠仅靠用眼睛看过去就能给宇宙带来翻天覆地的变化”
。

Barrett & Byrne 2012, p. 197.


Byrne 2010, p. 91.


Hugh Everett Ⅲ, in: Dewitt & Graham 2015, p. 149.


Byrne 2010, p. 142.


Byrne 2010, p. 142.


Harvey Arnold, in: Byrne 2010, p. 58.


Jammer 1974, p. 517.


从那又过了几个月,那位年轻人注册成了惠勒的一位博士生,他的新导师很快就意识到这位学生不一样,“独立,热切,有抱负”
,而且“有高度的原创精神”
。用不了三年,这位“原创型年轻人”就会大胆地将爱因斯坦的EPR悖论定调为“臆测”
。与此同时,他还将冯·诺伊曼的波函数坍塌驳斥为“站不住脚”
,形容哥本哈根诠释是“谨小慎微”“不完整到无可救药”以及“一个哲学巨丑怪”
。一位他读研究生时的同学和朋友回忆道,休·埃弗莱特 “光想着当赢家”,同时还“大部分时间埋头读一本科幻书”
。他的博士项目也同样有抱负。埃弗莱特一出手做的事情就是不低于修改那神秘的量子测量过程,并将量子力学应用于宇宙整体,而且还成功了。他创立了科学哲学家麦克思·雅默(Max Jammer)后来形容的“科学史上构建过的最大胆最雄心勃勃的理论之一”
。具有讽刺意味的是,埃弗莱特的理论以量子力学的“多世界诠释”成名,实际上它完全是以一元论哲学对量子现实所做的描述。

Byrne 2010, p. 25.


Byrne 2010, p. 289.


Byrne 2010, p. 290.


1930年11月11日生于华盛顿特区的休·埃弗莱特三世是军人的儿子
。他注定要将他的父亲,一位工程师和美国陆军上校的左脑特长与他的母亲,一个性格张扬的人,也是一位自由浪漫的诗人和科幻作家的右脑特长,结合起来。埃弗莱特5岁的时候,父母的婚姻破裂了。他的母亲离开了自己的丈夫,先是把儿子带在身边,直至再也面对不了单身母亲碰到的种种困难为止。从7岁起,埃弗莱特就转而与他的父亲一起生活,当他的父亲在欧洲参加第二次世界大战的时候他就与继母萨拉一起生活。在他长大的时代,民众在冷战偏执魔咒的笼罩下,会志愿守望天空以防俄国轰炸机或UFO,在后院修散落物掩蔽所以防受到核攻击。他长得胖乎乎的不太合群,有着生动想象力,是个标准的科技迷,酷爱阅读科幻书,摆弄各种新奇装置,爱好各种打闹恶作剧和逻辑悖论没个够。埃弗莱特后来的雇员、物理学家盖瑞·卢卡斯(Gary Lucas)证实说,“生活对于休来说就是场游戏……”
,“他……对生活在真实世界不适应”
。

Byrne 2010, p. 26.


Byrne 2010, p. 38.


埃弗莱特到了12岁的时候,他写了一封信给爱因斯坦,设想了一个悖论:如果一个无法抵抗的力量作用到一个无法移动的目标上时会发生什么。爱因斯坦回了信。“不存在无法抵抗的力量和无法移动的物体这种事物,”他答复道,“不过好像是有一个特别固执的小男孩,硬是从他专为这个目的而自己创造的奇怪困境中挤了过去,还大获全胜。”
六年以后埃弗莱特带着荣誉从军校毕业,考上了美国天主教大学,在那里,他拿出他声称的“符合逻辑的证据”说上帝不存在,搞僵了与教授们的关系。与此同时,又有人记得他是他的数学教授教过的所有学生中“远远最好的学生”。装备着“一生难得一次的推荐信”
,1953年秋天埃弗莱特踏进了普林斯顿大学的研究生院,它那著名的新哥特式校园离奥本海默、爱因斯坦和冯·诺伊曼工作的普林斯顿高等研究院近在步行距离之内。

Bohm 1951, p. 583.


Bohm 1951, p. 624.


Bohm 1951, p. 625.


在普林斯顿,埃弗莱特学习了量子力学,冯·诺伊曼和戴维·玻姆两人的书都用到了。玻姆是在奥本海默门下拿到的博士学位,随后的几年里在普林斯顿工作当助教,直至埃弗莱特入学的前三年。玻姆曾活跃在共产党组织中,不肯举证自己的同事,当麦卡锡主义掌控了美国政治的时候他被逮捕并解雇。在物理学中,他热衷倡导德布罗意方式,用隐变量去修补量子力学,但带有一种量子力学的一元论意味。在玻姆的教科书中,埃弗莱特会读到这样一些句子:“如果量子理论是……要对世界上可以发生的一切事物提供一个完整的描述……那它也应该能以波函数的方式对观察过程本身进行描述”
,以及在经典物理学中,“世界可以被分析成泾渭分明的不同元素”
,而量子物理学则意味着“一切互相作用着的系统都不可分割地统一在一起”
。——这些见解以后会成为他在量子理论方面建树中的重要基石。

伴随着他对量子力学的学习,埃弗莱特还对博弈论产生了兴趣,这是由冯·诺伊曼和他在普林斯顿的同僚,经济学家奥斯卡·摩根斯特恩(Oskar Morgenstern)开创的一种数学分析,用来选择最佳的策略去赢得一场博弈,可以用来应对像冷战那样的对峙,或对股票市场进行投资。他听了阿尔弗雷德·塔克(Alfred Tucker)的讲座,塔克是后来的诺贝尔奖得主约翰·福布斯·纳什(John Forbes Nash)的博士导师,纳什就是2001年好莱坞传记片《美丽心灵》的主角。

埃弗莱特成了一位软件高手和博弈理论家。他后来会设计核战争的计算机模拟系统,包括一个用核武器瞄准城市的程序,以及为美国国家安全局(NSA)设计的一套密码破解算法。其中最重要的是,他对物理学的基础做了革命性的改变,对于量子力学、对于“现实真相”来说意味着什么,他拿出了最接近真相同时又最具争议的诠释。

额外花样有什么用?

Byrne 2010, p. 83.


Byrne 2010, p. 90.


Charles Misner, in: Byrne 2010, p. xii.


Charles Misner, in: Byrne 2010, p. xii.


1954年秋天,在埃弗莱特听了爱因斯坦的讲座半年后,尼尔斯·玻尔和他的助理阿杰·彼得森花了四个月造访普林斯顿高等研究院
。一天晚上在研究院,“喝下一两杯雪莉后”
,埃弗莱特、彼得森和后来的量子引力先驱查尔斯·米斯纳(Charles Misner)就开始细细梳理起量子力学的意义。埃弗莱特以指出米斯纳和彼得森说的话里的荒谬之处来作消遣。“他就爱争论。我想这是他的最爱”
,米斯纳这样回忆他的朋友,并加上一句:“尼尔斯·玻尔造访普林斯顿的时候,他的年轻助理试着要解释玻尔对量子力学的看法,休觉得它像中世纪一样落伍:虽然以数学公式表现的物理学在没人看着的时候适用于一切事物,可就在结果要揭晓的时候上帝掷出了骰子……”

Byrne 2010, p. 103.


这些朋友间的笑谈不久就转化成了一篇论文。说到底,冯·诺伊曼在他那名著《量子力学的数学基础》(Mathematical Foundations of Quantum Mechanics)中已经总结出,这个理论具有“一种古怪的双重性质……无法做出令人满意的解释”
。换句话说:按薛定谔方程演进的波函数不能为测量提供一个独一无二的结果,因此它显然与现实体验不符。在这种情况下,有三个可能的选择:你可以争论说物理学描述不了“现实真相”——那是玻尔的方式;或者你可以尽量把物理学限定于实际体验——那是玻姆倡导人们去做的;或者最后,你可以把“现实真相”这个概念扩展到量子力学方程所能得出的结果。

Byrne 2010, p. 90.


Barrett & Byrne 2012, p. 308.


Byrne 2010, p. 171.


Byrne 2010, p. 170.


Barrett & Byrne 2012, p. 308.


埃弗莱特,由于醉心于悖论以及可能出现的各种现实,被吊足了胃口。他记得,他到惠勒那里去说“嘿,这个怎么样,这个才是要做的事情……这个理论里有一个显然讲不通的地方……”
,“就让我们相信那些基本方程吧,看看它们的额外花样有什么用?”
埃弗莱特心里想的是用一种纯量子力学的方式去看待物理学。正如他后来向彼得森解释的,埃弗莱特相信“我们不应该再把量子力学视为只不过是经典物理学的附属品,是用来处理微观系统中那些恼人的怪现象的”
。与此相反,埃弗莱特确信“已经是时候把(量子力学)本身作为一个根本性的理论了,不需要对经典物理学有任何依赖,且经典物理学是要从量子力学推导出来的”
。埃弗莱特提出了一个用以研究一切事物的量子力学方式,他将从适用于整个宇宙的一个万能通用波函数着手。“这么一来你确实就得到一幅怪异而有趣的画面。”
埃弗莱特兴高采烈地说。

Barrett & Byrne 2012, p. 309.


Thorne 2008.


埃弗莱特的这个量子力学方式,触动了惠勒的神经,惠勒认为自己是个“激进的保守派”。查尔斯·米斯纳,这样描述他的精神导师的哲学思想:惠勒“正在宣扬这样一种思想,说你应该只看着那些方程,如果那里面包含着物理学的基本原理,……你就跟随它们的结论,并认真听取它们”
。基普·索恩还说惠勒是从他自己的精神导师尼尔斯·玻尔那里继承的这一态度:“惠勒对待自然界的看法经常不合常规,他从尼尔斯·玻尔那里继承了激进的保守主义原则,把这个原则贯彻到现实之中:以保守的态度坚持已经完善建立的物理学原则,但是为揭示出它们最激进的结论而进行探索。”

Byrne 2010, p. 182.


Byrne 2010, p. 132.


惠勒对埃弗莱特的研究工作感兴趣还有一个实用目的。埃弗莱特集中精力研究的万能(通用)波函数看来有希望成为一种方法,可用来发展出一门量子引力和宇宙学理论。米斯纳可能是第一个使用“量子宇宙学”
(quantum cosmology)一词的人,他记得:“那个时候,每个与惠勒谈话的人都有可能被鼓励去对量子引力进行思考。”

一年之内,埃弗莱特声称他已经解决了那个测量问题。埃弗莱特那讨巧的解决方案把量子力学设定为普遍有效的,因此既适用于基本粒子也适用于宏观物体,例如宇宙本身。为了这样做,埃弗莱特把量子力学当作一个有关自然的理论认真看待,而不是像哥本哈根诠释所提示的那样,把它当作一个有关认知体验的理论。埃弗莱特也没有给这个理论添加任何新东西。与爱因斯坦不同,埃弗莱特不认为这个理论“不完整”。因此,他把德布罗意和玻姆的“隐变量”和冯·诺伊曼的“波函数坍塌”都摒弃掉了。根据埃弗莱特,在一次量子测量中,所有可能的结果都同等实现了,尽管呈现出不同的“相对态”——这是他自己的叫法,或者如后来布莱斯·德威特(Bryce DeWitt)重新组织的叫法——“平行宇宙”或“多世界”。

埃弗莱特的理论有一个特别引人注目的特征,是他对待EPR悖论的态度。如果把埃弗莱特的观点应用到那个颜色混合例子,就意味着原来那位化学家和她带回家的罐子分裂成许多副本,一一对应着每一种可能的油漆配比,留在实验室的另外一个罐子也一样。由于量子位能不坍塌为单独一个结果,因此不需要由无限快的速度来传输坍塌。只有当该化学家带着她的罐子走回去——这个速度比光速慢多了,并将其与在她实验室的那罐进行比较时,相匹配的平行现实合拢了:回到家看到桶里是深蓝油漆的这位化学家与留在实验室的浅黄油漆共享一个现实,而带着暗绿油漆离开的那位化学家与留在她实验室的白色油漆落进同一个“平行现实”中。

Byrne 2010, pp. 100-101.


这不仅使埃弗莱特得以解决EPR悖论,而且也使量子力学能讲得通,只消运用它的量子波形式体系,而不需要专门设置一个形式体系中没有的坍塌。但是埃弗莱特的想法附带着一个价码:它要求有大量的“平行现实”。1950年代初期,薛定谔就考虑过这种可能性,只不过立刻就把它排除掉了:“这个想法……全部同时真实发生,看着像精神错乱了……根本不可能……。如果自然法则是这种形式……我们怕是要发现自己身边环境迅速变为一片沼泽,或者某种看不出像什么的果冻……”
与薛定谔相反,埃弗莱特没被精神错乱吓倒。事实上,他对此很享受。而且数学站在他这一边。量子多元宇宙由此诞生。

多世界

Byrne 2010, p. 138.


Barrett & Byrne 2012, p. 67.


Byrne 2010, p. 138.


根据量子力学,在一次测试过程中,与在任何其他相互作用中一样,观察者与被观察的物体发生量子纠缠。当观察对象处于量子叠加状态的时候,比如一个粒子“半处在这里半处在那里”,观察者就分裂为两个拷贝:观察者的一个拷贝体验到“在此”的粒子,另一个拷贝则在观察“在彼”的粒子。“为什么我们的观察者看到的不是一根摊成一片的指针(仪器装置上用来指示出粒子位置的)?”埃弗莱特问,然后解释道:“回答相当简单。当他看着指针的时候(就是相互作用),他自己就平摊开来,但是与此同时也与装置关联起来,从而也就与系统关联起来。”这么一来,“观察者自己就分裂为若干个观察者,个个都看到这次测量的一个特定结果”
。如此,根据埃弗莱特,当一个处于两个可能位置叠加状态的粒子被观察时,该粒子不是坍塌进其中一个可能的点位,而是观察者和他的观察装置分裂成两个拷贝,一个拷贝观察着在第一个地方的粒子,另一个拷贝看到的是在第二个位置的粒子。埃弗莱特接着说道:“还有,如果我们的观察者把他的实验室助理叫过来看指针,该助理也会分裂,但他关联上的方式永远与第一个观察者相对于指针的位置保持一致,这样永远不会发生对不上号的现象。”
埃弗莱特甚至极端地,把观察者与通过细胞分割或“分裂”方式繁殖的阿米巴原虫相比,并得出结论:“我们的阿米巴虫有的不是一根生命线,而是一棵生命树。”

DeWitt 1970; Byrne 2010, p. 5.


Byrne 2010, p. 160.


Byrne 2010, p. 60.


这么一来,每一个单独的量子过程都导致了一大堆观察者,见证着每一个可能的结果,从而活在他们专属的个人现实、宇宙或称为“埃弗莱特分支”之中。“这个宇宙在永恒不停地分裂成令人咂舌数量的分支……。再者,在每颗恒星、每个星系、宇宙的每个偏僻角落里发生的每次量子跃迁都在把我们地球上的本地世界分裂成亿万个它自己……。这儿来了一位抱着复仇心态的精神分裂患者。”
布莱斯·德威特用这种戏剧化的方式描绘埃弗莱特诠释的这一令人不安的后果。惠勒意识到,“这个‘相对态’理论到底多么决绝地抛弃了各种经典概念,还真的很难搞清楚。对于迈出这一步,人在初始阶段感到的不快,在历史上也只有为数不多的几次”
,并接着把埃弗莱特的理论与牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦发起的革命做比较:“看起来从这个‘相对态’形式体系逃脱是没有可能的……(它)的确要求对物理学的基础特性采取一个崭新的看法。”

Law without law, Byrne 2010, p. 332.


Byrne 2010, p. 118.


Byrne 2010, p. 161.


Wheeler & Ford 1998, p. 139.


然而,就算惠勒对埃弗莱特既激进保守又彻底量子力学化的方式抱有好感,就算他自己很看重埃弗莱特,对于那喷涌而出的多世界和不断分裂的观察者,他还是不能坦然处之。“它那无限多的世界带来一个沉重的玄学包袱”
,惠勒指出这个症结。此外,还有一个更为个人的原因,也让惠勒对埃弗莱特的著作产生两难纠结:惠勒无论如何也想避免被牵扯进与玻尔的争斗中去。据德威特的妻子,物理学家赛西尔·德威特-莫雷特(Cecile DeWitt-Morette)说:“当(惠勒)第一次看到埃弗莱特的论文,他真的十分忐忑,因为这篇文章就是在质疑玻尔
。”正如米斯纳解释的,“惠勒视玻尔为他最重要的精神导师。他真的崇拜玻尔”
。“玻尔,”惠勒承认道,“教了(我)一种看待世界的新方式。”

Charles Misner, in: Byrne 2010, p. xii.


Byrne 2010, p. 140.


Byrne 2010, p. 140.


埃弗莱特刚一完成他的论文,麻烦就开始了。“没人能从他的逻辑中找出错误,哪怕他们忍受不了他的结论……面对这么一个两难处境最普通的反应只能是忽略休的工作。”
米斯纳确定地说。在这一情况下,“坦率来讲,惠勒就是羞于”
把埃弗莱特的稿子拿给玻尔看。惠勒相信,“以它目前这个形式,虽然我觉得它有价值也很重要”,其中有些部分有可能会变为“有太多外行读者把它拿来作神秘化的误读”
。

Byrne 2010, p. 163.


Byrne 2010, p. 163.


1956年1月埃弗莱特递交了他的论文之后,惠勒写信给玻尔,询问除了埃弗莱特的推论还有没有可能有其他的。5月份惠勒访问了哥本哈根,与玻尔和彼得森讨论了埃弗莱特的论文,但是很明显玻尔不喜欢埃弗莱特的文章给他留下的印象。惠勒写信反馈给埃弗莱特说,“除非把那些与那个形式体系搭配的词语做大幅度修改,否则对于物理学是讲什么的这个问题会落下完全错误的理解”,并说那篇论文将需要“大量地写了再写”
。与此同时他又讨好埃弗莱特,“你有能力思考和写作(这样的人世界上极少,你是其中之一)……你行”,并催促他把这件事直接与玻尔谈透:“去跟那位最伟大的斗士斗一场。”

Byrne 2010, p. 164.


Byrne 2010, p. 164.


Byrne 2010, p. 166.


Misner, in: Byrne 2010 p. xii-xiii.


然而玻尔和彼得森的批评并不限于遣词造句。哥本哈根物理学家们反对的是,量子力学可以应用于测量装置或观察者这类宏观物体这样一个基本思想。“傻子才说仪器装置有波函数”
,惠勒在对讨论所做的笔记中援引彼得森。当埃弗莱特读到这些笔记,他仅仅在他自己那份副本上潦草写了“胡扯!”
。就在惠勒试图安抚哥本哈根派物理学家,改变口气分辩说“埃弗莱特的论文不是要质疑当前对测量问题采用的方法,而是要接受它,扩大它的应用范围”
时,埃弗莱特则开始失去兴趣了。“如果他那些量子想法受关注受赞许,休当然会高兴了,但是当它们大部分被无视了,他就变得忧郁困惑,”米斯纳回忆说,“他想不通,为什么一个完全符合逻辑的想法却没有引起多少反响。但是他还有更重要的事情要去做,而不是去帮助世界正确地理解量子理论。他需要一份能挣来很多钱的工作,并能使他不受朝鲜战争后征兵的影响。”
1956年6月,埃弗莱特离开了大学,拿到了五角大楼的一份最高机密的工作。与此同时,由于想尽量找出办法来使埃弗莱特的研究成果与玻尔的空洞哲学能调和起来,惠勒把埃弗莱特的论文先搁置,要求他做出修改。在那之后,长达一年半的时间里,什么都没有发生。

Byrne 2010, p. 182.


Byrne 2010, p. 175.


Byrne 2010, p. 175.


Byrne 2010, p. 176.


Byrne 2010, p. 176.


Freire Junior 2004.


Byrne 2010, p. 176.


DeWitt & Graham, 2015.


1957年1月,只是在惠勒的团队出席了由北卡罗来纳大学教堂山分校的赛西尔·德威特·莫雷特组织的“关于引力在物理学中的作用大会”之后,事情才有了进展。埃弗莱特没有参加,但他的理论得到了讨论。除了惠勒和德威特,与会者还包括米斯纳,他利用这一机会把“量子宇宙学”一词引入了物理学语汇中。费曼也出席了,明确说出他对由埃弗莱特的通用波函数产生出来的“无限个可能世界”
不相信。大会一结束,埃弗莱特和惠勒就聚到一起重写那篇论文,这后来发表在大会的会议论文集中。在惠勒的督促下,该论文内容的百分之八十都删掉了,标题也由关于“万能波函数理论”(Infinity of Possible Worlds)改为“量子力学相对态的成形”(Relative State Formulation of Quantum Mechanics)。编辑了会议论文集的德威特起初持怀疑态度。他一面将埃弗莱特的方法描述为“有价值”和“构建得漂亮”
,一面反驳道:“从我自己的内在体验出发我可以对此作证……我肯定没有分岔出去。”
埃弗莱特在回复中提到,哥白尼发现地球是绕着太阳转时,那些持反对意见的人说,“我不禁要问,你感觉到地球在移动吗?”
这时德威特态度放缓并用法语回答道:“讲得好(Touche)!”
在接下来的10年中,他逐渐转变为埃弗莱特最热心的维护者。但是,在接下来的13年中,埃弗莱特的著作依然是“本世纪保守得最好的秘密之一”
,这是科学哲学家麦克思·雅默说的。德威特部分怪罪于惠勒对埃弗莱特论文的修改,“可笑的是,你必须非常仔细地……读那篇(重写过的论文)……才能发现那里真正要说的是什么。而在Urwerk(即‘原始版本’)中它都是很清楚地明摆着的……”
。直到1973年埃弗莱特的原始版长篇论文才由德威特和他的博士生尼尔·格雷汉姆(Neil Graham)在一本名为《量子力学的多世界诠释》(The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics)的书中发表出来
。

Byrne 2010, p. 221.


Freire Junior 2015, p. 140.


Freire Junior 2015, pp. 114-115.


Byrne 2010, p. 168.


让事情变得更糟的是,哥本哈根物理学家们的激烈反对并没有减退。1959年春天,埃弗莱特终于遂了惠勒的心愿,出差前往哥本哈根直接与玻尔去讨论他的论文。但是“与最伟大的斗士斗一场”没打响。正如埃弗莱特的传记作家彼得·伯恩(Peter Byrne)描述的,当埃弗莱特将他的理论甩向玻尔和几个其他物理学家时,包括玻尔的合作者,比利时物理学家莱昂·罗森菲尔德,“现场只不过是有礼貌地听着,还有好多喃喃低语”,间或因玻尔重新点燃他的烟斗而打断一下,“然后就没有了”
。正如埃弗莱特妻子南茜回忆的那样,“玻尔80多岁,也不愿意对任何(奇怪的)新潮理论做认真讨论”
。罗森菲尔德的裁决就不客气多了:“至于埃弗莱特,当他来到哥本哈根造访我们……好推销他那被惠勒极不明智地,怂恿着发展出来的毫无希望的错误思想时,不光是我,就连尼尔斯·玻尔都不可能对他有什么耐心。他是难以言状的愚蠢,连量子力学中最简单的东西都无法理解。”
埃弗莱特自己回忆起来仍感郁闷:“那就是个地狱……从一开始就注定了的。”

Byrne 2010, p. 6.


情绪受到打击,埃弗莱特撤回到酒店房间,喝了很多啤酒,开拓出了那强大的优选法,他一方面把它成功地运用到他的战争模拟中,打造美国的冷战战略,同时还把它运用到他后来的咨询工作中去。除了极少几次例外,埃弗莱特很快就集中精力于他在五角大楼那份养家糊口的工作,使他有保障赚到“足够的钱,纵容自己享受美酒佳肴,美女艳遇和加勒比海游轮”
,就像他的传记作家彼得·伯恩所写的那样。

Byrne 2010, p. 339.


Byrne 2010, p. 326.


惠勒仍然相信埃弗莱特的才华用在军事工业中是个浪费,所以不懈地说服几家大学向埃弗莱特开出聘请就职学术职位的价码,但埃弗莱特没有显示出丝毫兴趣。埃弗莱特再也不愿意谈论量子力学了,有也是极为罕见。当他后来的朋友和生意伙伴,物理学家唐纳德·雷斯勒(Donald Reisler)1970年第一次申请与埃弗莱特一起工作的职位时,雷斯勒记得埃弗莱特有点怯生生地问他是否听说过相对态理论。“哦,我的上帝,原来你就是那位埃弗莱特,那位疯狂的家伙。”
雷斯勒心里想。他们再也没谈论过那个话题,而且三年后当他们一起建立一家公司的时候,他们一致同意,把他们的论文都锁进一个装文件的抽屉里,在接下来的十年里不谈量子力学,直到他们“觉得大概……能玩得起如此奢侈的这么一次转型”
。

Byrne 2010, p. 250.


Byrne 2010, p. 250.


Byrne 2010, p. 251.


Byrne 2010, p. 251.


与此同时,罗森菲尔德已经针对埃弗莱特和任何一位胆敢质疑哥本哈根正统思想的其他人发起了一场十字军东征式的大规模声讨。作为一位马克思主义者,他已经看出了玻尔的互补性与“辩证法”之间的并行不悖之处,辩证法这个思想认为分歧中的赞同和反对两方可以通过对论点进行综合而得到解决。虽然辩证法可以一路追溯到赫拉克利特和柏拉图,但是它后来被马克思和恩格斯采纳,成为马克思主义政治哲学的核心标志。由于这个缘故,互补性对于罗森菲尔德来说就事关意识形态了。根据科学史家安雅·斯卡尔·雅科布森(Anja Skaar Jacobson)的说法,罗森菲尔德以“与一切不相信互补性的人战斗为己任,不论……是马克思主义物理学家还是不知马克思主义为何物的因果派支持者。在这场斗争中他运用了一切可能的手段,包括论战文章、书评和个人关系”
。罗森菲尔德为几家重要的出版商以及地位尊贵的《自然》杂志提供咨询和仲裁调解服务,并且利用这个身份,他执意使凡是质疑正统哥本哈根哲学的思想全都受到压制。特别是埃弗莱特的著作,罗森菲尔德声称,“毛病在于从根本上理解错误”
,是“完全微不足道的,但同时也是惊人的背信弃义”
,它导致埃弗莱特得出的结论“只是幻象”
。

Zurek 2009, p. 181.


Charles Misner, in: Byrne 2010, p. xii.


Byrne 2010, p. 133.


Byrne 2010, p. 174.


最后,正如米斯纳观察到的,不管怎么说,“1957年前后量子物理学家们都业务饱满,从事着令人兴奋的研究工作,都发现玻尔的观点是够用的”。 比埃弗莱特晚22年在惠勒门下拿到博士学位,并成为退相干理论先驱者之一的沃奇克·祖瑞克(Wojciech Zurek)形容这一实用主义态度说,“他们‘量子化’这,‘量子化’那,永远都是从经典物理学的立足点出发,而不试着从量子角度来理解宇宙(包括‘经典宇宙’)”
。米斯纳细数了“新元素粒子是怎样发现的,它们的关系是怎样系统化的……开始明白了原子核结构的意义……也包括太阳里面的能源;超导刚刚得到了解释,依托着晶体管的成功,凝聚态物质理论正在绽放。如果采用休的量子观点,而不是玻尔的观点,这里面就没有一样能有收获”
。埃弗莱特同意的是这个评价:“不巧的是,后来证明,我构建的理论解决了所有的悖论,而且与此同时,对我的理论和对常规量子力学进行任何可能的实验测试,都表明是完全相等的。因此,我的理论的净结果就是简单明了地给出一个完整且自洽的画面(而用不着与测量过程相关的任何专用‘魔法’)。”
不仅如此,埃弗莱特还坚持认为,“如果有人能把这个理论所意味着的世界图像全盘接受下去,那我相信,人就拥有了当今最简单、最完整的框架来对量子力学做解读”
。

See Byrne 2010, p. 321.


Deutsch 2010, p. 543.


Deutsch 2010 , p. 542.


Deutsch 1998, p. 216.


不过以现代眼光来看,埃弗莱特的诠释确实会带来重要的后续成果,尤其如果人们想理解量子力学对宇宙的描述,或量子计算,它是当今物理学最生机勃勃的科研领域之一。戴维·多伊奇(David Deutsch),量子计算领域的先驱之一,是丹尼斯·西阿玛(Dennis Sciama)的博士生(跟比他早大约15年的斯蒂芬·霍金一样),1977年在奥斯汀的一家啤酒花园遇到了埃弗莱特。埃弗莱特刚刚做了一次讲座,勾起了多伊奇的想象
。多伊奇解释了埃弗莱特见解的重要性,指出量子计算机就是得益于同时在不同的平行世界中实施运算的这一事实。“我不会说‘埃弗莱特的诠释’,而说‘埃弗莱特的理论’,它是量子理论”
,多伊奇坚称,因为“单一宇宙的理论甚至连爱因斯坦-波多尔斯基-罗森实验都解释不了,更不要说像量子计算这种理论了”
。为了强调这一见解戏剧性的一面,他写道:“当一台量子因数分解引擎正在对一个250位的数字进行因数分解,互相干涉的宇宙的数量会达到10⁵⁰⁰量级,也就是,10的500次方……所有那些计算都是在平行的、不同的宇宙中执行的,并通过干涉共享它们的结果。”
虽然埃弗莱特的理论并不提供有别于哥本哈根诠释的任何独有实验的特征,但它对于理解现代物理学的意义却起到关键作用,从宇宙学到它最先进的技术应用。尽管有这些优点,埃弗莱特的诠释仍然被看作是外行人的观点。

根据埃弗莱特诠释,在一次测量或观察中宇宙分裂为各种分支。然而从全球视角来看,所有的分支都还仍然是这个量子宇宙的组成部分。

从多世界到“一”

Wallace.


Barrett 2012, p. 312.


当我们探索埃弗莱特的理论对宇宙的一元论观点有什么要讲的时候,有一个核心矛盾需要解决。也许在人们看来,埃弗莱特为了能把量子力学认真看作一种描述自然“现实真相”的理论,牺牲了宇宙的单一独特性,代之以一个有多世界的多重宇宙。但是这个结论是肤浅思考的结果。南加利福尼亚大学哲学家大卫·华莱士(David Wallace)坚称,在这幅图景中最容易漏掉的是,埃弗莱特的多元宇宙并不是本质性的,而是貌似的或“显现”
出来的,从本质性的视角来看,埃弗莱特的形式体系不是把宇宙分裂,而是允许把量子力学应用到整个宇宙,从而让量子纠缠得以把宇宙融合为一个包罗万有的“一”。当1977年年轻的法国物理学家让-马克·列维-勒布朗(Jean-Marc Lévy-Leblond)问到这个问题的时候,埃弗莱特直接说穿道:“这只是个专业术语名称的问题。我的看法是,只有一个单一的(量子)世界,它有通用波函数。没有什么‘多世界’,没有‘分支’等等,这些都是依旧坚持用经典物理学的观念去理解世界的产物。”

Barrett 2012, p. 312.


在他的信中,列维-勒布朗附上了一份论文,是一年前他提交给斯特拉斯堡举行的一次会议的,其中进一步解释了他的观点。列维-勒布朗指出,埃弗莱特的诠释“被说成是描述了‘多世界’一一对应着这些分支”。于是关于哥本哈根和埃弗莱特之间的区别,最普遍的解说就是这样:“哥本哈根诠释是要切断所有‘分支’,任意选择‘一个世界’,……只剩下一个(应该就是我们认为自己正坐在其上的那个吧);而人们应该接受的是,同时存在着‘多世界’,一一对应着一次测量所得到的所有可能结果。” 其实埃弗莱特诠释的定义性特征是,它是纯粹从量子力学意义上对宇宙进行描述,所以列维-勒布朗强调,“多世界”这个概念顾名思义说的就是经典物理学意义中的现实世界:列维-勒布朗发现,“‘多世界’这个概念,仍然是沿用的经典物理学概念”,是明显与埃弗莱特的本意相矛盾的。“在我看来,埃弗莱特想法的深层意思不是许多世界的共存,而是正相反,是存在单一的一个量子世界”
,针对人们对埃弗莱特诠释的通常认知,列维-勒布朗把他的评论意见归结如是。

Barrett 2012, p. 313.


在回复中,埃弗莱特同意道:“你的预印本……是我看到过的有关这个课题的比较有意义的文章之一,因此值得回复。”他澄清道,“‘多世界诠释’……当然不是我起的标题,因为当时不论任何人选择任何形式,只要能把这篇论文发表,我都高兴!” 并且确认了列维-勒布朗的结论:“但是你的观察是完全准确到位的(就我所读到的而言)。”

Byrne 2010, p. 140.


Hugh Everett Ⅲ, in: DeWitt 1973, p. 43; Byrne 2010, p. 152.


Bohm 1951, p. 584.


Lockwood 1989, p. 225.


埃弗莱特再次强调了他在早年论文中已经写过的话,那篇论文向惠勒描述了他的论文项目。“物理‘现实’被假定为是整个宇宙本身的波函数”
,以及他在他那篇长篇论文中所做的解释:“追问一个子系统的绝对状态是没有意义的,人只能寻问,与该系统其余部分一个特定状态相关的那个状态。”
在这一点上,埃弗莱特完全同意戴维·玻姆,后者在自己1951年的教科书中就已经强调过,“在量子层面的准确性方面,整个宇宙必须被视为形成一个单一的、不可分割的单位,其中每一种物体都与它的周边环境联结在一起”
。事实上,埃弗莱特的原著是叫“通用波函数理论”(The Theory of the Universal Wave Function),在惠勒的影响下变成了“量子力学相对态的成形”(Relative State Formulation of Quantum Mechanics),后来更是被德威特重新命名为“多宇宙”或“多世界诠释”。就这样一步一步地,对宇宙的描述由专注于一元论的纯量子力学思维,转变到跟平行存在着无数经典物理学现实纠缠不清。已故牛津哲学家迈克尔·洛克伍德(Michael Lockwood)甚至于把德威特的标签称为“对这一观点明显用词不当的乱起名”
。

Byrne 2010, p. 131.


相反,本质上单一的量子宇宙不仅消除了讹传埃弗莱特诠释有一个“巨沉重的玄学累赘”(就像惠勒抱怨的那样)这个问题,它还使这一批评完全作废;因为这样一个本质性的现实不只是一个单独的宇宙,而且还是一个由物质、空间和时间以及一切有潜在可能性的事件和局面组成的独一无二的实体。不仅只有一个单独的世界,而且这个单独的世界就是所有存在着的一切!虽说知道这一点的人很少,但他这个理论的这一层意义后来会被证明是埃弗莱特的巅峰遗产。正如沃奇克·祖瑞克证实的那样,“是埃弗莱特让我们得以把宇宙想成是全然量子力学的性质”
。

然而,花了几十年时间埃弗莱特的思想才最终被认真接受为对量子力学的一种诠释。其中一个原因是,当时的物理学家们那种实用主义的“闭上嘴,数你的数去”态度。另一个原因是,来自玻尔和他的共事者的激烈抵抗。除此之外,然而,还有一个问题,那时还不是很清楚,就是埃弗莱特的多元宇宙是如何与我们体验到的、经典物理学的现实世界关联上的。

朴实的布隆斯威克人

Barrett & Byrne 2012, p. 111.


Barrett & Byrne 2012, p. 68.


Barrett & Byrne 2012, p. 68.


如果就像埃弗莱特强调的,他的理论把测量“当作纯粹波动力学理论里的一个自然过程”
来看待,且如果正像他肯定的那样,在一次测量中“由于相互作用的缘故,会与环境建立起强大的互相关联”
,而且“正是这个现象决定了宏观世界的经典物理学样貌,决定了了了分明的实体物件等的存在”
。——那么这个过程到底是怎样实际发生的呢?

Byrne 2010, p. 331.


Freire Junior 2009, p. 282.


这需要花10年以上的时间,以及一位与埃弗莱特相当不同的物理学家的研究工作,才能回答这些问题,并把埃弗莱特的理论落实到坚实的地基上。正当埃弗莱特在开发计算机程序来模拟核战争时,这位物理学家在一个因战争而千疮百孔的国家成长起来。他有一个朴实清明的灵魂,与沉迷性爱、吸烟不断、嗜酒如命的埃弗莱特截然不同,而且在物理学的基础方面有斗牛犬式的犟脾气。埃弗莱特面对自己的理论所遭遇的反对和轻视感到沮丧,“实际上,在1956年已经对这整件事情金盆洗手了”
,而且把他的论文锁了起来,以免受到什么诱惑又想谈论它。而现在这位物理学家呢,当他的导师,一位诺贝尔奖得主坦率地告知他“再对这个科目有什么动作,(你的)学术生涯就终结了!”之后,他仍然不肯退缩。他反而觉得,既然他的“生涯横竖被毁了”,那就干脆破罐破摔了:“现在我正好去做我喜欢做的事,我再也用不着想办法搞到一个职位,或者诸如此类的事情。”

Sigrid Zeh,2010年2月2日写给本书作者的电子邮件。


海因茨-迪特尔·蔡赫(Heinz-Dieter Zeh),1932年生于德国不伦瑞克,此地又名布隆斯威克。在德国人当中,布隆斯威克来的人普遍被视为内敛、谦卑且直率,用这种性格特征来描述迪特尔·蔡赫本人倒是相当贴切。纳粹夺取国家大权的时候蔡赫还不到1岁,当这个血腥的独裁统治集团引燃了第二次世界大战的时候他7岁,直至他13岁生日时,政权垮台了,欧洲战事结束,德国无条件投降。在之前的几个月,大约90%的布隆斯威克内城——这座城市可以追溯到中世纪统治者狮王亨利时期——都被盟军空袭炸为齑粉,而纳粹党则把只比蔡赫本人年长3岁的少年送上一场注定败仗的前线。据说希特勒争辩说,如果德国人无法赢得这场战争,那么他们就活该消失。好像这还不够似的,德国由于战败,在苏联的影响下被拆分为东、西两个国家,布隆斯威克还要遭受几乎半个世纪的经济磨难,因为它的地理位置靠近将欧洲分为东、西两个势力范围的铁幕。蔡赫的背景和他的童年是不是铸就了他,使他特别不愿意接受现成的观念并接受派系路线呢?这很难说。正如他的遗孀西格丽德·蔡赫强调的,她丈夫“特别不情愿讲述他的生活”
。

Camilleri 2009, p. 300.


Zeh 2012, Location 25.


事实上,当蔡赫开始他的物理学生涯时,量子力学要走的派系路线就是哥本哈根诠释,而蔡赫则是说什么都不愿顺从。1980年他写信给惠勒说,“我预料哥本哈根诠释不定什么时候就会被称为‘科学史上最大的诡辩’”
。蔡赫的主要动机就是“给现代物理学找到统一的、概念通顺一致的方法描述自然界”
,而哥本哈根诠释正是牺牲掉了通顺一致。

蔡赫已经开始在不伦瑞克学习物理学之后不久,又转到海德堡大学,在那里他可以和诺贝尔物理学奖得主约翰内斯·汉斯·丹尼尔·延森(Johannes Hans Daniel Jensen)一起工作。延森以原子核的壳层模型著称,这个模型也由同在德国出生的美国物理学家玛丽亚·格佩特-梅耶(Maria Goeppert-Mayer)独立研发出来(为此他们共享了1963年的诺贝尔物理学奖)。根据壳层模型,原子核就像一个微型的原子,区别在于它的轨道是由质子和中子占据着,而不是电子。就是在对这种原子核模型进行分析的过程中,蔡赫取得了他自己的突破性发现。

2020年12月6日与Bernd Falke电话交谈,本书作者录音并翻译。


2020年12月6日与Bernd Falke电话交谈,本书作者录音并翻译。


2020年12月6日与Bernd Falke电话交谈,本书作者录音并翻译。


完成他的博士学位后,蔡赫在加州大学伯克利分校、加州理工学院和加州大学圣地亚哥分校待过一段时间做博士后,于1960年代中期回到海德堡,去准备他的“国家教授资格考试(Habilitation)”论文,那样他将有资格在德国申请教授职位。对于年轻的物理学家们来说,1960年代一定是个变革和希望的时代。离开他那灰色压抑的祖国,那里仍在挣扎着克服战争带来的巨大创伤,蔡赫先在受到阳光亲吻的加利福尼亚生活,后又回到德国,那里学生们在抗议要求自由恋爱、政治参与,反对越南战争、反对前纳粹官僚仍在德国行政管理当局占据高位。“蔡赫不像他那些保守的海德堡物理学教授同僚那么如临大敌。”
蔡赫的早期学生伯纳德·法尔克(Bernad Falke)回忆道。相反,“蔡赫观念开放,并对保守政治持批评态度。他驾驶着一辆白色保时捷,配备了一个挂钩用来拖着他的帆船四处游弋,还来到我们的聚会,学生们在那里讨论问题。”
在某个时间点上,蔡赫用他的保时捷换了一辆奔驰。“他肯定是遇到了他后来的妻子,所以想要看起来体面一点。”
法尔克怀疑道。当内卡河谷中动乱的学生和当局之间的冲突升级之时,当政治学研究所被占领,大学校长威胁关闭大学之时,当暴乱的抗议人群与警察之间的暴力加剧之时,蔡赫正在工作,在他的办公室里,在“哲学家小径(Philosophenweg)”,在临河北岸的半山腰上,推进着他自己的革命。

Zeh 2012a,Location 2852 .


在这些日子里,蔡赫把各种常用的近似方法运用于核物理,从构成成分角度来描述原子核。这种思考引导蔡赫想到量子的子系统与整体之间的关系。“这一类比……引导我产生出一个漫无边际的猜测,一个巨大无比的原子核,大到足以容下复杂的子系统,比如测试装置甚至有意识的观察者。”
蔡赫后来这样回忆他对量子宇宙学的第一次探路。

就是这一把宇宙想成一个巨无霸原子核的思路启发蔡赫问出了一个具有导向性的问题:这么一个原子核,如果从质子和中子——那些构成它的粒子——的视角去观察,看起来会是什么样子呢?换句话说,如果观察者从里面去观察量子宇宙的话会是什么体验?最终,这些问题引导蔡赫去发现测量问题的解决方案,以及后来被称为“退相干”的那种现象。

量子退相干的作用,是保护我们的日常生活体验中不出现过多量子怪诞现象,解决了经典物理学体验是如何在量子测试过程中浮现出的这个难解之谜。不论何时,当一个量子系统被测量,或者称与它的环境咬合起来,量子纠缠就使量子系统、观察者和宇宙的其他部分互相交织在一起。于是,从局地观察者的视角来看,信息弥散到他所不知道的环境,因为他无法综观整个宇宙。这一从观察者视角看起来像是消失掉的信息就是各量子现实之间的黏合剂。没有它,量子力学的叠加——比如薛定谔那只名声不佳的非死之猫——就分裂为各个平行现实,在那里,准经典物理学物体,比如有确定位置的粒子就出现了。在这样的情况下,退相干的作用就好像在量子物理学的平行现实之间拉开了一条让人往里看的拉锁。从观察者的视角来看,宇宙和她本人似乎“分”成一个个分隔开的“埃弗莱特分支”。观察者会看到一只活猫或一只死猫,但绝不会有中间状态。世界在他看来是个经典物理世界,而从全球视角来看,它仍然是量子力学世界。事实上,在这一景象中整个宇宙就是个量子物体。这个状态正像一首著名的德国摇篮曲所形容的,“看呀看着月亮,奇怪呀奇怪,怎么她有一半在那边,她不是又圆又白亮的吗。我们才是在胡闹的人,因为我们在取笑,我们什么都不知道”;可以把这里的满月理解为量子宇宙,而它可见的一半“月亮”扮演的就是我们体验到的、经典物理学“埃弗莱特分支”的角色。

Camilleri 2009, p. 292.


当蔡赫写完论文的初稿后,他离开了办公室,爬上那陡峭的步道去研究所图书馆做一些“完全不同”
的事情。在“哲学家小径”那所雅致的大房子里,俯瞰着海德堡市和内卡河谷,蔡赫偶然碰上了某样还挺相像的东西:一篇由布莱斯·德威特论量子引力的文章,引用了埃弗莱特的形式体系。蔡赫立刻意识到,他所发现的正是埃弗莱特的“多世界诠释”中缺少的那个内在本质环节:使我们所称的现实世界产生出来的那个环节。

物质是如何产生的

Zeh 1993.


Zeh 2018.


退相干最令人吃惊的效果之一是,被认为由粒子构成的固态物质,可能实质上是个幻觉。“不存在量子跃迁,也不存在粒子!”
这是蔡赫给1993年发表的一篇论文起的标题。在他的评论《粒子和波的奇怪历史》[The Strange (hi)Story of Particles and Waves]中他进一步肯定地说:“粒子概念已经被认识到是个妄念。”
这篇评论他从2013年起直到2018年他逝世一直不断更新,最后的是二十三版。

Zeh 2018.


Joos 1986, p. 12.


这一理念背后的基本思想是,物质或更具体地说是粒子,不是根本性的东西,它们是“显现”出来的;这是哲学家们的说法,描述一些出于实用目的而有用,但仔细一看并不存在的那些概念的性质。这类概念比方说有“温度”,从微观视角来看,它归结为原子或分子的平均能量。比如蔡赫以光子,也就是光和电磁辐射的量子为例解释说:“于是光子看起来像粒子一样自发出现(例如以单击计数器的形式),其实只是由宏观探测器造成的快速退相干的一个结果。”
蔡赫的学生艾里希·朱斯(Erich Joos)后来这样具体说明,“‘粒子’看起来在空间中有具体位置不是因为存在着粒子,而是因为环境在连续测量位置。粒子这个概念似乎是可以从量子……状态推演出来的”
。根据蔡赫和朱斯,看起来像物质的东西是从量子力学波中通过量子退相干“显现”出来的。

Schrödinger 1952a, p. 116.


Schrödinger 1952a, p. 115.


Schrödinger 1952a, p. 120.


Zeh 2005, p. 5.


蔡赫的发现让人回想起薛定谔对海森堡粒子观的评论。在1952年为《不列颠科学哲学学刊》(British Journal for the Philosophy of Science)所写的两篇随笔中,薛定谔论证说,在量子力学里也称为“能量包观点”的东西“是个幻觉”
,而且“你可以把微观相互作用看成是一个连续现象,而且对于能量包理论能解释的现象,你一样可以理解,没有任何损失”
。与蔡赫一样,薛定谔相信量子不是根本性的,而是我们对自然界粗浅描述的产物。“当我们听到同样的词汇一遍又一遍以权威性被念出来,我们往往会忘记,它们原本是个缩略词;我们被诱导着去相信它们所形容的是一个现实情况。”
但是薛定谔所回避的以纯粹量子力学为基础的物理学,那是个“泥淖”或“果冻”,到蔡赫手里,他不仅强调说,对他来说“(宇宙万物量子纠缠中)退相干最重要的成果是,再也不需要在根本性层面借用经典物理学的概念了”
,还证明了为什么埃弗莱特的通用波函数会看起来好像真的存在着粒子似的。换句话说:蔡赫解释了,如果一切即“一”,那么“一”又是如何看起来仍然是各种各样的事物。

Zeh 2012a,Location 2801-2852.


Zeh 2005, p. 4.


要完全弄懂这个论点,我们要回到蔡赫第一次发现退相干的时候,当时他在研究对非球形、“畸形的”原子核的描述,运用的是核子物理学中标准的近似方法。虽然这种形式体系用起来完美符合要求,但蔡赫就是对为什么非要采用这些做法的理由感到深深的困惑。在这里的典型情况是,一个复合成的整体系统(在蔡赫的例子中就是那个原子核)要以若干单个构件(在蔡赫的例子中是组成那个原子核的质子和中子)的叠加状态来描述,而这些个体构件具备的特征那个整体系统却不具备。举例来说,核子可以以某种特定的方式旋转,而整个的原子核会保持静止。当把一个不含时原子核按含时构件做近似的时候也一样,蔡赫自己问自己:“根据哪条逻辑可以让一个不含时方程的解近似于含时?”
另一方面,严格来说这些个体构件并不是以清晰明确的状态存在的。作为一个纠缠起来的完整系统的子系统,各个构成部分都是全然融合在整体中的。蔡赫发现,在看着一个子系统的时候,人可以体验到在对全系统的完整描述中不存在的特性,正像原子核内的一个核子“感觉上是有明确(特性)的”,当把原子核作为一个整体看待时,这个特性就完全不存在。蔡赫想知道:“那么一个处在内部的观察者难道就不会同样开始‘感知’到某个特定的测量结果?”

长话短说,退相干允许观察者体验到并不真实存在的东西,这是因为他对整体信息掌握得有限。虽然我们通常会把不常看到的东西忽略掉,但令人迷惑不解的是,退相干让我们看到的比真实存在的东西多。为了对这个有违常识的现象得到一个直觉的把握,我们可以再次利用那个放映机现实的比喻。实际上,在放映机的机芯里没有电影胶卷,只有一个无形无相的光源。在电影放映机的早期版本中,也就是幻灯机中,画在玻璃片上的图片被放在灯泡和投影幕布之间,吸收了从光源发射出来的一部分光。还有比这更早更原始的皮影戏,也能给退相干原理做比喻。在所有这些例子中,从光源射出的光被皮影傀儡、玻璃片上的图画或电影胶卷吸收,创造出展示在屏幕上的图像。我们通过观看屏幕体验到的那些角色、物体和故事是我们看到的,而不是从灯泡发出的全部光线的结果。另一个例子是彩色光学镜片的作用。虽然看起来这样一片镜片给没有颜色的太阳光添加了颜色,但真实情况是,镜片是把白色透明状态中所含有的所有其他颜色成分都吸收掉了。与退相干一样,一片彩色镜片,一副皮影道具、一片涂了颜色的玻璃片或一卷电影胶卷,看起来像是创造了信息,而实际是过滤掉了信息。在所有这些例子中,正是我们的“无知”成就了我们的体验。

Zeh 1967.


Zeh 2005, p. 5.


但这就意味着,量子系统的构成部件并不真的存在,“唯一真的可以存在的观察对象是整个宇宙的量子状态”
。蔡赫早在1967年就作出了这个结论。对于蔡赫来说,放映机现实才是根本性的,它相当于一个包罗万物的单体,一个纠缠中的“量子宇宙”
。其他一切东西,包括物质或粒子,都是幻象。物质的这一非本质性最为戏剧化地体现在,约翰·惠勒的学生威廉·昂鲁(William Unruh)和其他一些研究人员在1970年代早期发现的一个效应中。根据在理解黑洞时有关键重要性的“昂鲁效应”,一个正在加速中的观察者在空无一物的空间中,也就是真空中会发现粒子,而处于静止状态或在恒定速度中的观察者则什么也看不到。粒子存在与否这件事本身取决于移动,或者不如说是取决于观察者的观察视角。这清楚地证明了物质存在与否是要依其他条件而定的概念,在不同的观察者看来都可相当不一样。

量子变大

Lockwood 1989, p. 224.


物理学是一门讲求实验的科学。归根结底,把事实与虚幻区别开来的是实验而不是高远的理想。如果埃弗莱特和蔡赫是对的,那么只要把任何一个物体与它的环境隔离开来,避免产生退相干,从而展示出深藏内里的属性是量子物理学而非经典物理学就够了。如果这样做行得通,我们就可以创造出比粒子或原子大的量子物体,就像我们日常生活中的物体那么大。根据哲学家迈克尔·洛克伍德所说,“薛定谔之猫的例子的全部意义在于……显示出,只要存在合适的契合度,任何微观量子叠加都可以被拿来产生出一个相对应的宏观量子叠加”。洛克伍德解释说,“我们的一般体验,其属性中没有任何东西构成一丝证据证明量子力学真的在宏观层面上失去作用。与量子力学的万物皆准性对不上的并不是我们的日常体验本身,而是用来解释它的那种常识”
。不过,没有“一丝证据”证明量子力学对于大型物体不起作用是一件事;而要说明量子力学普遍有效,更加有说服力得多的证据应该是实际生产出宏观量子物体来。

Ornes 2019.


Ornes 2019.


事实证明,从1990年代起,实验物理学家们真的拿出了证明,有一个比一个更大的量子现象可以存在。“那不是容易做到的,”美国科学作家斯蒂芬·奥梅斯(Stephen Ornes)提醒说,“量子效应是逃逸的、微妙的、易碎的,哪怕最轻微的振动或热力学波动都会使它湮灭。要想好歹观察到它们,就需要有能把系统与外界的热和噪声隔绝起来的实验设置。”
然而,使用在超导线中循环的电流,就可以做到这一点。“物理学家可以使用磁场诱发电流同时在环路中向两个方向流动。那不是说一半朝一个方向走,另一半朝另一个方向走,而是所有的电子……同时以顺时针和逆时针方向串流。”
奥梅斯写道。

Lee 2021.


其他已经实现了的大型量子系统包括大分子、膜或远距离之间的量子纠缠。例如1999年,维也纳物理学家安东·蔡林格(Anton Zeilinger)和马库斯·阿恩特(Markus Arndt)及其他们身边的一群研究人员成功地展示了量子波干涉,对象是所谓的“布基球”或富勒烯,它是由60~70个单个碳原子形成的像足球形状的大分子。2012年,蔡林格团队继续推进,通过量子纠缠传输了量子特性,这个过程被称为“量子隐形传态”,跨越了加纳利群岛中相隔143公里的拉帕尔玛岛和特内里费岛两个岛屿。另一种方法是2016年在荷兰由代尔夫特大学的西蒙·格勒布拉赫尔(Simon Gröblacher)探索来出的,他通过使用1毫米直径的薄膜实现了量子纠缠。格勒布拉赫尔甚至梦想把活体组织,例如一只“缓步动物”或“水熊虫”,放到量子叠加中去。而且事实上,2021年12月一群包括来自牛津和新加坡的国际科学家报告称,他们成功地实现了一只活的缓步动物和一个超导固态装置之间的量子纠缠,这意味着其中每个子系统都存在于一个量子叠加状态中
。

Schlosshauer 2008a, p. 9.


Schlosshauer 2008a, p. 9.


Schlosshauer 2008a, p. 10.


Zurek 2009, p. 181.


此外,对宏观量子现象的研究不限于观察量子叠加,它还包括“观察退相干的渐变动作,从而看到量子领域和经典领域之间一步一步的转变过程”
,就像马克西米利安·施洛绍尔(Maximilian Schlosshauer)在他的著作《退相干与量子到经典的转变》(Decoherence and the Quantum-to-Classical Transition)中所写的那样。举例来说,施洛绍尔描述了“大型富勒烯分子产生的干涉图形通过衍射光栅发送后,被观察到逐渐衰退,这是随着周围气体分子的密度提高,且富勒烯和环境分子之间的散射事件率也因之增加而发生的”
。正像施洛绍尔强调的那样,“我们现在已经有能力去直接测量出,与环境连续相互作用是怎样逐渐降低我们观察量子现象的能力的”
。“量子理论已经站住脚了”,沃奇克·祖瑞克认定,还加上一句“而且越来越清楚的是,它那些最古怪的预测——量子叠加和量子纠缠——都是从实验中观察到的事实,原则上也是对宏观物体起作用的”。

乌有之地

Camilleri 2009, p. 292.


Zeh 2005, p. 2.


Zeh 2012a,Location 2898.


Zeh 2002.


Zeh 2002.


但是为什么花了这么长时间才认识到量子力学的普适性质,以及量子纠缠和量子退相干的本质性质?为什么——从量子力学的漫长历史来看——它对我们看待现实世界的观念所具有的翻天覆地般的意义没有被早些认识到?“蔡赫觉得,问题的关键在于要接受量子纠缠在量子理论中所起的根本性作用,……要认识到它是内在本质性‘现实真相’的一个特征。”
科学哲学家克利斯蒂安·卡米勒利(Kristian Camilleri)写道。在另一个地方,蔡赫强调说他“已经确信,量子退相干在量子理论前60年里被忽略,恰恰是因为量子纠缠被误解为至多不过是各有位置的物体之间在统计学意义上的关联关系”
。事实上,量子纠缠,还有蔡赫看出物质似有颗粒结构、物体似以原子和粒子组织而成这些其实都是幻象,直白地说就是量子状态的“非定域性”。总的来说,量子物体在宇宙中没有位置,从字面上来理解也不过分。不过这个概念在蔡赫对它进行思索的那个时代还是相当另类的。蔡赫后来回忆道,“我早期用英文写的著作里‘量子纠缠’这个词根本就没有出现,就是因为这个用语太不寻常了,我甚至不知道薛定谔的德文术语‘Verschränkung’在英文中翻译成了什么”
。蔡赫还指出了量子纠缠的真正含义是如何被错过的,“甚至当薛定谔后来把量子纠缠称为量子理论的最大神秘现象时,他使用的也是个词不达意的短语‘分隔开的系统间的概率关系’”。蔡赫强调说,“量子纠缠对于……氦原子的结合能的重要性,那时已经很清楚了”
,然而,“爱因斯坦、波多尔斯基和罗森……冯·诺伊曼……这些伟大物理学家中无一人打算放弃现实必须是定域这个条件(也就是说,必须有确定的空间与时间)”
。

Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 12.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 21.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 22.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 22.


蔡赫在海德堡发现了量子退相干那段时间前后,在日内瓦,约翰·贝尔(John Bell)和贝尔纳·德斯班雅正在为与此相关的一些问题绞尽脑汁。在1960年代,德斯班雅和贝尔两人都是在CERN(欧洲核子研究组织)工作的理论粒子物理学家。“在那个时候,我在量子力学方面有困难,他在量子力学方面也有困难。但是他不知道我有困难,我也不知道他有困难。有一次一位朋友告诉我,由于某些什么原因,人们似乎怀疑他是有些困难的。”
最后是一本书“出卖”了贝尔,“当我在约翰的书架上瞄见一本异端书时我就断定了这一点”
,德斯班雅这样回忆起他和贝尔是如何开始谈论起量子力学基础的。他们讨论的起始点之一是对量子纠缠的困惑,“我自己重新发现了……一些我从来没有在任何一本书中读到过的东西,其实,薛定谔……在很久以前就指出过了,那就是‘不可分割性’”
——不可能在不失掉信息的情况下将一个纠缠中的量子状态分割为部件。“当我跟约翰谈到这一现象时,他当然同意了。”

Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 28.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 23.


Whitacker 2012, p. vii.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 72.


Whitaker 2002, p. 2.


就像他们之前的玻姆、埃弗莱特和蔡赫一样,德斯班雅和贝尔很快就遭遇了来自他们同僚的同样敌意和实用教条主义的有毒混合体。德斯班雅发现,“麻烦在于很大一批效仿玻尔的物理学家紧紧抓住在哥本哈根发展起来的……形式体系不放,并抵制对它们进行任何改变的任何企图,但与此同时他们采用了一个相当不同的动机原则,那就是科学实在论。这么做的时候,他们把一致性都放弃了”
。贝尔对此表示同意,“物理学家普遍觉得,这些问题早就有了答案,而且只要他舍得花20分钟去思考一下这些问题,他就会完全理解究竟为什么会如此”
。正如物理学家安德鲁·惠特克(Andrew Whitaker)所说的,“甚至带着任何新奇感对量子理论的本质性以及它那些颇令人吃惊的特性进行思考都是被视为完全不正当的。对于那种问题,当时实际上无一例外都相信,早在30年前就被尼尔斯·玻尔一次性梳理清楚了”
。后来对贝尔的研究工作实施了第一次实验测试的约翰·克劳泽(John Clauser)确认,“一种非常强大的……观念开始在物理学界蔓延,任何人如果胆敢大不敬,对量子理论的根基有所质疑,都会被人把名声搞臭”。这一偏执带来的后果还不止是影响一位研究人员的名声。“这个骂名的净冲击效果是,任何物理学家……如果认真对这些根基提出了质疑……都会立即被打成‘假把势’”,而“‘假把势’当然面临着在专业圈内找不到体面工作的窘境”
,克劳泽补充说。惠特克同意,说虽然“有几个勇敢的家伙确实从那矮栏杆上探出过头……但是他们都受到了以玻尔、海森堡和沃尔夫冈·泡利为中心的一群物理学强悍人物的严厉批评。就是要明确、明白地告诉你,任何人胆敢质疑哥本哈根观点,在物理学中就没有位置——找不到物理学方面的工作!”
。

Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 199.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 22.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p .26.


Bertlmann & Zeilinger 2002, p. 61.


因此这就迫使贝尔或多或少秘密地利用业余时间对量子力学的意义进行探索。“我是一个量子工程师,但是星期天我有我的原则”
,贝尔对这种工作理由是这么解释的。贝尔在闲暇时间做的工作中最了不起的一项成果就是以不等式改写了EPR悖论:如果量子力学当时那个样子就是正确的,如果它果真就是非定域性的,那么就应该违反贝尔的不等式。更妙的是,贝尔的这个非定域性的试金石不仅限于隐变量版本的量子力学。贝尔纳·德斯班雅回想起:“它的线索还要深,因为实验对贝尔不等式的违反证明了非定域性在相当程度上不取决于量子力学是正确的还是错误的。这当然是最重要的。”
正如德斯班雅强调的:“约翰把一个基础问题,关于定域性的问题,从云遮雾障的哲学天空拽下来到了更加脚踏实地的科研领域。”
贝尔的朋友莱因霍尔德·伯特曼(Reinhold Bertlmann)和量子信息先驱安东·蔡林格后来表示不解,“令人意外的是,虽然量子力学在贝尔的定理发表时已经建立完善了,却没有一次实验能明确让人排除掉定域实在论解释”。但这一局面不久就改变了。贝尔的想法拨动了美国一群年轻的反传统者的神经,他们把贝尔的定理作了综合概括,使之适合用来做实验测试,这就是现在人们知道的“CHSH不等式”。这个改写的公式允许粒子物理学家名副其实地把量子纠缠和尾随其后的量子力学非定域性拿来测试。要通过实验来确定,量子力学是否意味着整体要大于它的各部分,以及,一对粒子的总自旋在作为组件的单个粒子的自旋中是找不到的。约翰·克劳泽,也就是“CHSH”当中的那个“C”回忆道,“结论惊人,发人深思;要么多数搞研究的科学家所奉行的实在论哲学必须彻底放弃,要么就要对我们的时空观念做颠覆性的修正”
。现实世界的这一整体性,“一切即一”式特征最终证明,物质特性不是必须位于具体地点的,它们可以是“非定域”的,例如蔡赫的原子核,它的特性就不能从它的组分核子上找到。

但是,这不就是埃弗莱特的重要胜利之一吗,他不是证明了EPR悖论是“臆测”的?他不是指出测量的相互作用可以是定域性的,从而可以使量子力学与相对论调和?不是不需要用超光速信息传输来解释一对纠缠中的粒子在被测量时发生了什么吗?事实的确就是如此,然而,埃弗莱特诠释允许局地互动及测量这一事实并不意味着在任何环境下量子状态的特性都可以被定位。贝尔的不等式证明的就是这第二类非定域性,纠缠中的量子状态的特性不可能被降低为它的构成成分的特性,这仅仅是因为,只要那个整体状态被当作一个整体来看待,那么这些构成成分就不存在。这一发现与蔡赫的发现,即“量子力学不支持粒子,也就是有具体位置的物质团块的存在”完美吻合。

Freire Junior 2004.


Freire Junior 2015, p. 197.


贝尔的研究工作确立了,本质性的量子现实是非定域性的,它存在于超出时空的一个“乌有之地”。但是它对于知识界的总体氛围,对于同僚们如何看待那些对量子物理学基础感兴趣的物理学家,也产生了一个效果。科学史学家小奥利瓦尔·弗雷利(Olival Freire Junior)是这样描写的:“1970年有三件事可以佐证氛围的改变。”
第一个是面向普通公众的,是一篇评论埃弗莱特诠释的文章,由布莱斯·德威特在《今日物理学》(Physics Today)上发表。其次是科学杂志《物理学基础》(Foundations of Physics)创刊,它发表了对量子力学进行诠释的研究文章,包括蔡赫论量子退相干的原论文。最后,1970年夏天,“恩利克·费米”物理学国际学院在瓦伦纳举办,那是个风景如画的意大利村庄,从一个山壁架上伸展进科莫湖。据弗雷利所说,“瓦伦纳是量子物理学异见人士的伍德斯托克”
。

Freire Junior 2015, p. 306.


Freire Junior 2015, p. 306.


Freire Junior 2015, p. 306.


Zeh 2005, p. 10.


与此同时,身在海德堡的蔡赫仍在进行着斗争,好为他那论量子退相干的著作争取关注。“那个时候要与同事们讨论这些想法,或者甚至发表它们,都是绝对不可能的。”
蔡赫后来回忆道。当他写完自己论文的时候,他的精神导师延森告诉蔡赫他理解不了这项研究。在满世界的人堆里,延森找到罗森菲尔德寻求指点,这个人之前就已经在破坏玻姆和埃弗莱特的研究工作了。罗森菲尔德的回答冷酷无情,也同样错得没商量:“我以全世界能找到的一切理由认定,像这么一个不着边际到极点的胡言乱语大杂烩不可以托您的福散布到世界上去,而且我是想为您效劳,故而提请您注意这个不幸的事实。”
蔡赫记得的是,“延森从来没给我看(罗森菲尔德的信),他在信里肯定极其刻薄地评价我说的话,我记得延森把那些话讲给一些别的同事,然后当我注意到他们正在聊这些话题的时候,他们吃吃地笑起来。但是他从来没有告诉我到底这封信里写了什么……然后延森告诉我,我不应该继续搞这项研究了,于是从那时起我们的关系变差了”
。唯一一位对蔡赫的突破做出积极反应的知名物理学家是尤金·维格纳,他是约翰·惠勒和约翰·冯·诺伊曼在普林斯顿的朋友和同事,维格纳与延森和格佩特-梅耶共享了1963年诺贝尔物理学奖。蔡赫回忆道,“他帮助我把它发表了,他还安排了一份邀请函,(让我)去参加1970年在瓦伦纳举行的量子理论基础大会”——就是那个“量子伍德斯托克”,由“贝尔纳·德斯班雅组织的”
。事实上,在瓦伦纳发言的包括贝尔、玻姆、维格纳、德布罗意、德威特、阿布纳·西莫尼(Abner Shimony)(CHSH里的那个“S”)以及阿兰·阿斯佩(Alan Aspect)——此人后来把证明违反贝尔不等式结果中的漏洞给堵上了。也是在瓦伦纳,德威特公开宣布他最近改而站到埃弗莱特诠释一边。

Zeh 2005, p. 10.


Zeh 2005, p. 10.


Zeh 2005, p. 10.


然而当蔡赫到达那所学校的时候,他失望了:“我发现那些与会者,包括约翰·贝尔,正在就贝尔不等式的初次实验结果进行着热烈讨论,那是几年以前就发表了的。我从来都没听到过它们,但是那四处洋溢的热烈气氛不怎么能打动我,因为我已经全然确信了,量子纠缠(以及随之而来的非定域性)是量子状态中一个有充分道理的特性,它在我看来就是描述了‘现实真相’,而不是各种关联的概率。所以我预料着每个人现在都很快要同意我的结论了。很显然,我实在是太过于乐观了……”
现在,蔡赫不得不倾听其他与会者“从那些证实了有违反这些不等式的现象的实验中寻找漏洞……尽管到那时为止所有实验结果都被量子理论精确预测到了”
,蔡赫“从对‘现实真相’的这种假定中看不到任何东西,除了偏见”
。

Zurek 1991.


尽管如此,但蔡赫没有放弃:虽然很难想象蔡赫竟能把论文发表在默默无闻的杂志,像什么《认知学信件》(Epistemological Letters)上,或去参加位于艾萨林(Esalen)的加利福尼亚嬉皮士云集地举办的1983年工坊,在那里与者们会裸体坐在温泉池水中,同时讨论着超心理学和超光速旅行的物理学,但是他觉得为了宣扬“现实真相”的理性基础,他有必要去这么做。直到1991年,当沃奇克·祖瑞克在《今日物理学》上一篇经典的文章
里介绍这个概念时,量子退相干终于在更广大的量子物理学家圈子里赢得了认同。

青蛙和鸟类之喻

迈克斯·泰格马克,致本书作者电子邮件,2017年7月18日。


“量子退相干,依我一管之见,是上个世纪最重要的发现之一。”
麻省理工学院宇宙学家迈克斯·泰格马克(Max Tegmark)2017年在一份电子邮件中这样给我写道。毫无疑问,量子退相干给量子测量过程提供了一个优雅而极简的解释。但是要完全理解蔡赫这项研究的重要性,头等重要的就是需要拆穿对退相干的一个普遍错误认识。与它通常被描绘的不一样,退相干并不是解释所谓的波函数坍塌是如何进行的。量子退相干也不是解释在一次相互作用过程中,微观量子力学波是怎样转变成一个粒子一个具有确定位置的准经典物体的。量子退相干不描述在一次相互作用或一次测量中宇宙间会发生什么,相反它描述的是,在一个局地观察者看来一个纯粹量子力学式的宇宙是什么样的。

从鸟类视角来体验的话,宇宙是个“一”。

Tegmark 2009.


迈克斯·泰格马克把这两种视角生动地归纳成“鸟类视角”相对于“青蛙视角”,这其实是用“好莱坞电影情节”比喻把宇宙历史解释为电影胶卷还是银幕现实的又一版本。泰格马克是这么解释的,“当人把审视一个物理理论的两种方法作了区分的时候,这个理论就变得比较容易掌握:研究其数学方程的物理学家从外面看到的样子,就像一只鸟从很高的地方俯瞰一片大地;而住在被方程描述的那个世界里的一位观察者从里面看出去的视角,就像是活在被鸟俯瞰的那片景色里一只青蛙的”。根据泰格马克,“从鸟类视角来看,(埃弗莱特的)多元宇宙很简单。只有一个波函数。它顺畅而确定地沿时间线演化,不存在任何分裂或平行现象。这一演化中的波函数所描述的这一抽象的量子世界,则在内里容纳着平行存在着的经典物理式故事线,数量庞大,连续不断地分裂和融合,还包含着一定数量的量子现象,对它们则无法用经典物理学来描述”。处在里面的观察者们的体验就相当不一样了:“从他们那‘青蛙视角’来看,观察者们只感知到了这一完整现实中很细小的一个碎片。他们可以观察他们自己的……宇宙,但是量子退相干过程 ——它一边模拟着波函数坍塌,一边保持着(量子力学)——阻止他们看到……他们自己的平行副本。”

量子因式分解:为了进行测量,宇宙必须被分裂成观察者或测量装置、量子物体以及环境。

这样,退相干就有两个令人不安的后果。第一个:观察者“分裂”成“许多头脑”,即有多重副本在观察着每一个可能的结果。第二个:我们日常的经典物理现实世界不是宇宙的一个特性;它是个视角的产物;它是因为宇宙分裂成观察者、被观察者和环境(所谓的“量子因式分解”),再加上我们所不知道环境的确切状态而造成的;它是“显现”出来的,而非本质性的。对这些观点中的第一个一直进行着激烈的唇枪舌剑:埃弗莱特的平行世界是真的吗?

从观察者的青蛙视角来看,环境是未知的而且被平摊掉了,其结果就是退相干以及从量子到经典(事件)的转变。

Zeh 1967.


Zeh 1967.


到了1967年,蔡赫实质上等于再发现了埃弗莱特的理论,因为他还没听说后者的论文。他那著名的退相干论文有一份未发表的草稿,在其中他描述了“测量之后,人们实质上”是如何“在与两个(或更多)独立的世界打交道的。看来,只要人们接受量子力学的普遍有效性,就不可能避开这一后果”。提到薛定谔的猫的时候,蔡赫得出了与埃弗莱特相同的比喻,宇宙分裂为“一连串的世界,在其中每一个世界里面,那只猫死的时间都不一样”
。由于它们“与环境相互作用”,大型的、日常物体像汽车或桌子或啤酒瓶“永远都自动被测量着”,因此“作为这种测量的后果,自动被分隔开来”
。

Byrne,pp. 205-206.


Zeh 1967.


Deutsch 2010, p. 542.


Wallace 2012, p. 11.


Deutsch 2010, p. 543.


Wallace 2012, p. 38.


Wallace 2012, p. 35.


是不是要把埃弗莱特的多世界诠释看成是“真实的”,取决于说这句话时所采用的视角。从鸟类视角来看,那些埃弗莱特分支压根儿就不存在,存在的只是单独一个、纠缠着的量子宇宙。从青蛙的视角来看,只有一个埃弗莱特分支是看得见摸得着的,那就是我们所体验到的这个经典物理宇宙。那么,其他那些描述着平行现实的埃弗莱特分支又该怎么办呢?它们是真实的吗?真实度至少不比我们想出来的其他有关“现实真相”的概念低,埃弗莱特和蔡赫两人都一贯这么论证:“我们对于任何理论所能知道的一切,都以它能不能貌似与我们对真实世界所做的观察,以及我们能做的实验相吻合为限。超过此界限,我们永远无法知道,我们有没有哪个理论,到底在多大程度上捕捉到了宇宙真正的实际面貌,以及外面真正存在的究竟是些什么。”埃弗莱特对与他一起在五角大楼工作的一位同事这么解释过。埃弗莱特总结道:“因此我们无法猜到我们的任何理论究竟能有多接近外面可能的真实样子。我们所能做的一切只是设定我们的理论想法,然后看看它们能不能很好地与实验相吻合。”
与此类似的是,蔡赫写道:“由于它们是观察不到的,其他那些平行世界的存在当然可以不去理会。它们的存在意义与物理学中其他那些权宜说法相同。”
所谓“权宜说法”,蔡赫举出我们科学世界观里的一些成分,比如夸克之类:核子的构成成分如此强烈地相互吸引着,以至于从来没能单个观察到它们(只有最重的夸克,也就是1995年发现的顶夸克,在与其他夸克融合之前衰变)。还有各种恐龙,也是这种意思。戴维·多伊奇强调说:“我们不会把数百万年前恐龙的存在说成是‘对我们最好的化石理论的一种解读’。我们会说它解释了化石是哪来的。而那个理论主要不是关于化石的:它是关于恐龙的。”
科学哲学家大卫·华莱士同意道:“没人会认真相信‘恐龙’只是一种计算装置,意在向我们讲述化石;……实际上全部的科学几乎也就像这样。”
多伊奇坚持认为,平行宇宙“只是一种解读”,而不是“以科学方式确认了的事实”,“它采用的逻辑与给一些美国生物教科书中贴的胶贴一样,在上面写上进化论‘只是一种理论’”
。在这个意义上,“‘埃弗莱特的量子力学诠释’只是量子力学本身,对它的‘解读’要跟我们过去对其他科学理论一直采用的解读一样:它是给世界打造的一个模型”
,华莱士强调说,并且还说要想替换掉这结论,唯一的做法只能是“换掉量子理论——这个有最强大预测性、被最彻底测试过也是科学史上可以最广泛应用的理论——换成一个我们还没建构出来的新理论”
。

然而,不论是对埃弗莱特还是蔡赫,平行现实的存在都不是他们发现中最重要的一点。在这场激烈辩论中经常被人忽视掉的是,“房间里那头真正的大象”其实是那第二个后果:经典物理学现实世界不只是测量系统与环境咬合而产生的后果,它还是对这个环境的不完整认知的产物。之所以是这样,当然是因为那个局地观察者,对于整个宇宙的确切状态,他怎么也无法拥有一切可能的信息。这意味着,从量子到经典的转变是由观察者那局地青蛙视角而人为形成的,它不同于鸟类视角;对于鸟类视角,整个的量子系统都被观察到,这当中不会发生量子世界到经典世界的转变。量子世界到经典世界的转变取决于视角!

Zeh 2012, Location 76.


于是,从原则上来讲就有两种可能的量子系统:第一种,孤立的(一般来说是微观的)系统,不与环境相互作用。由于我们打过交道的所有量子系统都是这一类型,这自然就是一个近似估计。那么还有一种就是整个的量子宇宙:全球性的、包罗万物的,没有外界环境,从而也就不发生量子退相干。就是这后一个系统构成了那唯一真正本质性的量子状态,一个对立各方的汇聚点,包容了物理上可能的一切事物。人们体验到的世界,于是,就从这个根本性的“一”里面通过量子退相干“显现”出来。当然,只要我们坚守那个有理性依据的假说,即我们的意识是关在我们的大脑中的,我们就永远不可能以鸟类视角体验宇宙。不过当然,鸟类视角也不是完全接触不到的:正如蔡赫强调的,虽然青蛙不能像鸟一样飞,不能体验这一本质性的现实真相,但通过“理性思维引导下的想象”
,青蛙可以发展出用鸟类视角对量子现实做描述(通过求解薛定谔量子方程)。

Tegmark 2009, p. 12.


Zeh 1994.


所以不管量子退相干达成了什么,包括量子到经典的转变,很可能物质,甚至空间和时间本身的“显现”,在本质性的量子宇宙中都不是个真实的过程。它仅仅描绘出了一位处于时空中的观察者从这个本质性“现实真相”中得到的印象。泰格马克恰如其分地把这一观点说成是“柏拉图思路:那个鸟类视角……从物理上来讲是真实的,而那个青蛙视角以及我们用来描述它的所有人类语言都只是用来描述我们主观知觉的一种有用的近似说法”
。就像蔡赫总结的:“量子理论需要量子宇宙学。”

***

量子退相干标志着完整建立一个与古代信仰惊人相似的一元论世界观的最后一步。正像古埃及人把他们的女神伊西斯,也就是一个隐态而包罗万物的单体象征,画成罩着纱巾,不让她暴露在凡人眼中那样,是那些“青蛙们”可以收集到的关于宇宙的有限信息造成了量子退相干现象,让他们把那纠缠中的量子宇宙体验为许多单个的物体。而在最为本质的层面上,就像从“鸟类”视角观察到的那样,实则“一切即一”。

但一元论的这些意义还远远不能成为一个普遍的共识。似乎有一个强大的心理屏障,阻碍我们接受这个直白的结论,从玻尔和海森堡,到今天进行量子力学研究的大多数物理学家都包括在内。这是一个深深植根于科学史和西方宗教的禁制。