下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1930 年 11 月 11 日，休·埃弗莱特出生在华盛顿特区。显然，他很早就对生活中的重大问题（如宇宙及与之相关的一切）产生了浓厚的兴趣。13 岁那年，他曾给爱因斯坦写信，询问是什么使宇宙成为一个整体。1943 年 6 月 11 日，爱因斯坦给他回信说，“不存在诸如不可抗拒的力量和不可移动的天体这样的东西”。 [2] 高中毕业后，埃弗莱特就读于坐落在华盛顿的美国天主教大学，主攻化学工程，并在 1953 年获得学士学位。他大学的一位朋友，凯伦·克鲁斯（Karen Kruse），后来嫁给了科幻作家波尔·安德森（Poul Anderson）。波尔·安德森本人也是一位物理学家，后来成为埃弗莱特多世界诠释的推崇者，他的几本小说都受到了多世界诠释的影响。
在获得学士学位之际，埃弗莱特本人的兴趣已转向理论物理，但为了继续深造，他需要资金支持。由于成绩优异，著名的美国国家科学基金会愿意给他提供奖学金，进入普林斯顿大学的数学系攻读博士学位，他非常高兴地接受了。当时正值冷战高峰期，获得这笔奖学金的条件就是他得从事 博弈论 的研究工作，博弈论这个名字听起来很顺耳，实际上，它具有重要的军事价值。埃弗莱特完成了自己分内的工作，但他在普林斯顿大学一站稳脚跟，就开始寻求转到物理系的途径。1954 年 9 月，他到普林斯顿大学就读的第二年初，就转到了物理系学习，一开始他的论文导师是弗兰克·休梅克（Frank Shoemaker）。虽然埃弗莱特的博士专业主攻物理学，他仍旧继续从事博弈论的工作。
刚刚正式成为一名物理学家，埃弗莱特就提出了令他至今仍为人们所知的伟大的构想。埃弗莱特参加了一个聚会，聚会上人们喝了大量雪利酒。聚会后，埃弗莱特和他的同学查尔斯·米斯纳（Charles Misner）（他后来成为研究相对论的著名专家），还有一位来访者——奥格·彼得森（Aage Petersen）通过幻想自娱自乐。他们幻想着那些量子谜题（如薛定谔的猫的比喻）到底暗示了什么？并且他们幻想出来的答案越来越荒诞不稽。这个话题的选择要归功于彼得森的到来，彼得森当时是量子先驱之一尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）的助手。尼尔斯·玻尔是哥本哈根诠释的主要倡导者。像薛定谔的猫这样的谜题，其难点在于无法理解和解释波函数坍缩时到底发生了什么。埃弗莱特最初提出这一伟大的想法时，或多或少像是开了个玩笑，当时他问道，要是波函数不坍缩会怎么样呢？要是叠加态永远保持下去会怎样呢？
第二天清晨，天气非常寒冷，但对于埃弗莱特来说，这种疯狂的想法一点也不显得荒诞，埃弗莱特决定用量子理论方程来研究它。然而当时，他首先得完成其他一些工作——1954 年 12 月，他完成了关于博弈论在军事上应用的讲座。另外，于 1955 年春天参加了研究生毕业考试，并获得了硕士学位。因此，直到 1955 年夏天，他才开始用合适的数学语言写出他的伟大想法及其暗示。最后，他完成了论文的草稿〔该草稿是他的女友南希·戈尔（Nancy Gore）帮他打完的，次年，埃弗莱特与她结了婚〕。这篇论文的主题已超出了弗兰克·休梅克的专业范围，因此，带着这个草稿，埃弗莱特转投到约翰·惠勒（John Wheeler）门下，约翰·惠勒成了他的论文导师——事实上，在埃弗莱特起草该论文之前，他就已经与约翰·惠勒探讨过他的想法。
惠勒是最适合做埃弗莱特导师的人。他出生于 1911 年，20 世纪 30年代中期，刚刚拿到博士学位后不久，他曾在哥本哈根与尼尔斯·玻尔一起工作过几年。回到美国后不久，他就成了理查德·费曼的导师，当时，费曼是普林斯顿大学的博士研究生。作为广义相对论的专家，他后来于 1967 年创造了“黑洞”这个现代天文领域的名词。惠勒总是乐于接受新思想，并乐于鼓励其发展，即使他并不总是赞同这些观点。
1955 年 9 月是埃弗莱特在普林斯顿大学就读的第三年，他向惠勒提交了两篇简短的论文，文中发展了他自己的观点。这两篇论文以及埃弗莱特的其他文献目前都保存在美国物理研究所尼尔斯·玻尔图书馆的档案室中。在其中的一篇论文中，埃弗莱特首次提及观察者“ 分裂 ”，他认为每当进行量子测量时（如看向鞋盒中寻找电子），就会出现观察者“分裂”。惠勒在论文的空白处写道：“分裂？最好换个词。”但是，埃弗莱特不同意，他打了个比方，说这种分裂就像是一个“拥有良好记忆的、聪明的 阿米巴变形虫 ”的分裂，但是，惠勒对此并不热衷。今天，它似乎已经成为解释埃弗莱特的量子物理学的工作机制的一个近乎理想的方法。
在这张图片中，例如鞋盒中装有一个电子这样的情形，在隔板插入盒子中间后，当观察者打开位于盒子一侧上的盖子，并且看向盒子的这一侧的时候，并没有发生波函数坍缩。两种结果（即在盒子这一侧有或没有电子）都可能发生，因此，两种结果都是同样真实的。波函数没有坍缩，但是整个宇宙，包括观察者自己，分裂成了两个独立的宇宙。在一个现实的宇宙中，有个观察者看到一个电子。而在另一个现实的宇宙中，有个观察者，直到此刻他与刚才的观察者都完全一样，没有看到电子。通过分裂的繁殖方式，阿米巴变形虫一分为二。如果存在一个有良好记忆的、聪明的阿米巴变形虫的话，在分裂之前，只有一只阿米巴变形虫，但分裂之后，将会有两只阿米巴变形虫，直到此刻为止，它们拥有相同的记忆。但它们会沿着不同的路径过着截然不同的生活。量子与变形虫不同的是，宇宙或观察者不会分裂，但是，就在测量或观察的那一刻，整个波函数，即叠加态，分裂成了两个独立的叠加态。埃弗莱特的伟大成就在于他用精确的数学语言把它表达了出来，并证明他对量子物理学的解释与玻尔对量子物理学的解释，即哥本哈根诠释，在可验证的各个方面都是完全相同的。
埃弗莱特按照惠勒的点评对论文稍作修订，由南希·戈尔打印出来。1956 年 1 月，这份 137 页的论文分发给了包括玻尔在内的许多专家，以便听取他们的意见。1956 年春天，埃弗莱特离开了普林斯顿大学，在五角大楼开始了他的职业生涯，为武器系统评估组研究绝密材料，不久，他就成为该组数学部的负责人。他的许多工作至今仍然是机密的，但据了解，他曾经参与许多研究，其中包括确定选择核打击目标的最佳方法，还包括 确保相互摧毁 （MAD）这一概念的发展。1956 年 9 月，埃弗莱特回到普林斯顿大学参加博士毕业考试。1957 年 3 月，根据反馈的意见，特别是惠勒的很多建议，埃弗莱特对论文进行了修改，将它缩减为一篇非常简短的论文并且提交了这篇论文。“分裂”这个词没有出现在这篇论文中，惠勒说服了埃弗莱特，他认为就获得博士学位而言，慎重就是大勇。
1957 年 4 月，按照博士学位的要求，埃弗莱特正式获得了博士学位。当年 7 月，他在《现代物理学评论》上发表了一篇名为《量子力学的“相对态”构想》的论文，这篇论文与他最终提交的博士论文大致相同。论文发表后，几乎无人问津。物理学家布莱斯·德威特（Bryce DeWitt）是对它感兴趣的为数不多的几个人之一，但即便是他最初也反对这种观点，即每次面临一个量子选择的时候，物质世界就会被分割，而且这样的过程可以无限地重复下去。埃弗莱特对他说，这一理论的内涵要比抽象的哲学推理重要得多，德威特最终还是接受了多世界的观点，并且积极向大众推广这种观点——但这已经是发生在十多年后的事了。
埃弗莱特选择“相对态”这一术语，目的是为了强调他的观点与爱因斯坦的广义相对论之间的关系。根据爱因斯坦的理论，宇宙中不存在任何特殊的地方——所有观察者都同样有权拥有自己的观点。尽管埃弗莱特并没有完全用这种方式表达，但他的理论认为在多重宇宙中不存在特殊的宇宙——所有的量子态都是同样真实存在的。把埃弗莱特的观点与爱因斯坦的观点结合起来——在多重宇宙中的所有观察者都同样有权拥有自己的观点。惠勒在《现代物理学评论》上（埃弗莱特的论文也发表在这一期上）也发表了一篇论文，他关注的是：“广义相对论的原理认为所有对称的、同级的系统都是平等的。”他写道，“其他的物理学原理是无法与之相比的”。所有观察者都是同样真实的。虽然多世界诠释并非多重宇宙的唯一解释，但对这一论题的其他诠释都无法驳斥这种见解。
这一点值得强调，因为人们仍在争论“相对态”构想到底有什么物理学主义，好像是埃弗莱特没有把它解释明白。这与事实相去甚远，实际上，他已经解释得非常清楚了。姑且不说惠勒让他在论文中删除了分裂和聪明的阿米巴变形虫，在《现代物理学评论》上发表的论文脚注中，埃弗莱特写道：“从多世界理论看，所有
的叠加元素（所有的‘分支’）都是‘真实的’，没有任何一个比其他的更‘真实’。没有必要假设除了一个以外，其他的都被摧毁了。”而且，他在没有删减的论文草稿
中写道：
在这一点上，我们遇到了一个用词上的难题。在观察之前，我们只有一种状态，这种状态中只有一个观察者，但是观察之后，对于这个观察者来说，出现了许多种状态，而且所有的这些状态都属于一种叠加。这些状态中的任何一种状态，对于观察者来说，就是一种状态，所以我们可以说，在不同的状态下有不同的观察者……在这种情形下，当我们强调一个单一的物理系统的时候，我们就使用单数，当我们强调不同叠加元素的不同体验的时候，我们就使用复数。（例如，“观察者对数量A进行观察，观察后，引发的叠加中的每一个观察者都会看到一个 特征值 ”。）
有些人可能会问，为什么我们感觉不到这种分裂？对于这类问题，他也事先做出了回应。他在发表于《现代物理学评论》的论文中还写道：
一个分支完全无法影响另一个分支，还意味着所有观察者都无法觉察到任何“分裂”过程。
有人主张这一理论所展示的世界图景与我们的经验相抵触，因为我们根本觉察不到分裂过程。这些人的观点就像人们质疑哥白尼的理论一样。哥白尼认为地球在运动是一个物理事实。那时候，人们认为这种观点不符合常理，因为我们感觉不到这种运动。在这两种情况中，这些人的观点都会被攻克，因为理论本身预测到我们的经验将会告诉我们真相。（对于哥白尼的观点，牛顿物理学就能告诉人们地球上的居民是感觉不到地球的运动的。）
但是，分裂之后，多宇宙彼此间将完全隔离。“不同状态下的观察者之间不可能互相沟通”，埃弗莱特在论文草稿中写道。
[1] 我在自己的书《薛定谔的小猫》（ Schrödinger’s Kittens ）中曾经讨论过。
[2] 关于埃弗莱特的引述摘自尤金·史科夫特瑟夫（Eugene Shikhovtsev）未发表的《传记概略》（ Biographical Sketch ）。