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我们会永远活下去?

你有没有与死亡擦肩而过的经历?也许你正准备过马路,一只脚已经迈出人行道,这时一辆汽车从你面前疾驰而过;或许有东西从高楼坠下差点砸中你,掉在几英尺外的地面上;或许你身患重病生命垂危,却奇迹般地痊愈了。与死亡擦肩的种种情形多到不可胜数……

这里有个令人不安的想法:也许你已经死了。或者说,你在一个版本的真实世界中死过,而在另一个版本(你的此时此地)中,你仍然活着。物理学中最奇怪的理论之一——休·埃弗里特的多世界理论提出了这种可能性。该理论认为:一切可能发生的事都会发生,因为宇宙在持续不断地分裂成平行宇宙,在平行宇宙中,一切可能性都已实现。因此,所有濒死体验都既能引发你活下来的结果,也引发你没存活下来的结果——这些结果会同时并存。

或许比起科学理论,埃弗里特的理论倒更像是科幻故事。可即便如此,它的确为物理学和宇宙学中数个令人困惑的问题提供了简明的解释。这为该理论赢得了许多杰出科学家的认可。若不是它会得出以下这个极为古怪的推论,它或许还能赢得更多的支持者——如果一切可能发生的都会发生,那么显然,在至少几个可能存在的平行宇宙中,我们会找到一种办法,不断地死里逃生,永远地活下去。

埃弗里特的理论是从量子力学的学科领域出现的,该学科是20世纪初研究者们开始对亚原子世界之谜有所了解时形成的。在物理学家探索这一领域时,他们极为惊讶地意识到,支配亚原子对象行为的法则,与支配我们周围一般物体的法则差异极大,特别是人们发现电子等亚原子粒子可以同一时间出现在不止一处。事实上,它们可以同时处于多个位置。这一现象被称为“叠加”,如果你对量子力学不是很熟悉,这可能听起来很奇怪,但物理学家对它并无怀疑。他们相信这件事完全是真的。如今,它甚至在真实场景中派上了用场,诸如量子计算机,它运用这一原理同时执行多次计算,这使它拥有了前所未有的速度。然而,叠加与它听起来一样的奇怪。

物理学家竭力尝试预测和理解亚原子粒子的运动,在这个过程中接受了叠加的真实性。在经典力学中,如果你用手枪射出一颗子弹,你可以确切地预测它会打中哪里。它的弹道遵循非常合理的法则。然而在亚原子世界,却不存在这种确定性。研究者们意识到,当他们用枪发射一颗光子(光的粒子)或者电子,你是没有办法预测它会循着什么样的轨道以及会射中哪里的。你就是做不到这件事。

他们可以做的是,绘制出这些粒子可能射中区域的概率图,但这又让人们多了一层困惑,因为这张图并未形成任何与他们的预想相似的模式。相反,它表明亚原子粒子以非常没有章法的方式运动。例如:他们以每秒一个光子的速率,向一块有两道缝的金属板射出一束光子时,他们的预想是,在双缝后方的墙面上会形成两道直线的图案。这正是子弹被射向有双缝的金属板后会发生的情况。但是相反,光子生成了一个波的干涉图样,就像池塘中两波涟漪相遇会形成的图案。

根据经典力学原理,这应该不可能发生。研究者们对到底发生了什么毫无头绪,直到他们考虑到每个单独的光子都同时穿过两个缝隙的可能性。虽然这听起来非常有违直觉,但波的干涉图样肯定是每个光子与其自身干涉的结果。

为了更形象地理解,可以想象成一个光子同时依循每一条可能的轨迹运动,所有的这些轨迹向外辐射如同一股浪,同时抵达两条缝隙。在这股“浪”穿过两条缝隙时,它在另一边形成了干涉图样。其所有可能的轨迹以叠加态共存,像不可见的力线一样相互作用。

1925年,这一概念由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔 以数学形式表示了出来。他写了一个公式,通过亚原子粒子的“波函数”,生成一个粒子可能依循的所有轨迹的地图,预测了量子系统的行为。从那以后,物理学家一直用薛定谔的公式来为量子力学系统的行为建立高度精确的模型。

但还有一个问题。叠加的概念虽然出色地解释了亚原子粒子看似古怪的运动方式,但它并没有解释,当一个粒子最终打到双缝板背后的墙上时,为什么只打到了一个位置。这违背了所谓粒子同时循多条轨道运动的主张。那么,粒子是如何从叠加态回到仅处于单个位置的呢?

这就是物理学家接受了叠加态的概念之后,困扰他们的问题。即粒子如何从同时存在于多处的概率性对象,转变为在空间中具有固定位置的确定性对象的谜题。这在后来被称为“测量问题”,因为这种转变似乎发生在测量或探测的时刻。

20世纪20年代,物理学家尼尔斯·玻尔 和沃纳·海森堡 为测量问题提供了一种解答。他们提出:是观察这个行为,以未知的方式,造成薛定谔的波函数描述的无限种可能的轨迹坍缩成一条轨迹的。他们主张,仅仅通过观察一个处于叠加态的粒子,观察者就能让它选择单个位置。因为玻尔是丹麦人,生活在哥本哈根,所以这种解读后来就以“量子力学的哥本哈根诠释”之名为人们所熟知。

哥本哈根诠释具有一些奇怪的哲学引申意义。它暗示真实世界不经观察就不存在——我们作为观察者,正持续不断地从围绕我们的可能性中,创造出我们自己的真实世界。尽管有这种奇特之处,科学界多数人仍迅速地将哥本哈根诠释作为测量问题的解答接受了下来。这有可能是因为玻尔是极受人尊敬的。没人敢于反对他。另外,似乎也没有什么其他解答使人信服。

然而,并不是所有的科学家都对玻尔和海森堡的诠释感到满意。对一些人来说,观察的行为有可能塑造物理现实这件事未免荒唐。据报道,爱因斯坦本人就抱怨过他无法相信一只老鼠可以仅仅通过“看”这个行为就给宇宙带来急剧的变化。

20世纪50年代初,身为普林斯顿大学物理学研究生的休·埃弗里特就是这些怀疑论者中的一个。在他看来,整个哥本哈根诠释的前提都不合理。他无法理解一颗亚原子粒子怎么会“知道”它正在被观察的。随后的一个晚上,当他在和一些朋友分享一瓶雪莉酒时,解释测量问题的另一种方法在他脑海中浮现了。他想到,也许叠加态这种奇怪的现象,被观察时从未真的消失。也许波函数从未坍缩,也许所有可能的粒子轨迹曾存在,且继续同时存在于平行世界。在我们观察者看来,波函数坍缩了,仅仅是因为我们无法一次感知到一个以上这种世界。

埃弗里特很快就迷上了这个想法,并决定将它当作自己博士论文的主题。论文于1957年完成。文中,他是这样阐述的,薛定谔的公式并不仅仅是一个数学公式。它是一个对现实的直观描述。波函数描述的每一条可能的轨迹都同样真实,正如我们观察者一样——处于叠加态。因此,当一位研究者测量一个粒子,他本人的多个副本正在观察那个粒子的每条可能的轨迹,他的每一个副本都认为自己正在看到唯一的一条轨迹。

埃弗里特在论述的最后推演出了符合其逻辑的结论,他假设宇宙最根本的性质与我们的理解相差甚远。我们的感觉欺骗我们自己相信,只有一个版本的现实,但真相是:存在许多版本的现实——大量可能的世界——以叠加态同时存在。

这意味着物理上任何可能发生的都必然发生,因为宇宙中每个波函数每种可能的轨迹都同时展开。这不容许超自然现象,如魔法或者超感知觉的存在,因为它们从物理上都是不可能的。但它确实暗示存在不同版本的宇宙,在其中每一种物理上可能的情形都会发生。在宇宙的某处,我们的意识穿行于广阔的量子混沌中,那里必定有某个版本的宇宙,其中地球从未形成,生命从未诞生,恐龙从未灭绝,我们每一个人都赢得了彩票大奖。每种可能的事件链条,不管有多不像真的,肯定都实现了。

一开始,科学界无视了埃弗里特的论文。它默默无闻地沉寂了十三年。作为对这种无声拒绝的回应,埃弗里特抛弃了学术生活,在五角大楼找了份工作,分析核武器战略。他再也没有就“量子力学”这个主题发表任何文章。但埃弗里特的理论最终得到了宇宙学家布赖斯·德威特(Bryce DeWitt)的注意,他成了该理论的第一个粉丝。他以书籍形式重新出版了埃弗里特的论文,并且创造了“多世界理论”这个名词,得益于他的这些宣传,该理论获得了更广泛的受众。

而且,物理学家了解到该理论之后,并没有对埃弗里特的想法置之不理。不出所料,许多人对所谓的“我们持续分裂成平行副本”的说法大为恼火。毕竟,我们周围的世界看起来单一和稳定,令人愉悦。但该理论确实成功地获得了一批支持者,他们提出:作为测量问题的一种解答,它是有效的,而且它并不像哥本哈根诠释那样,在解答时给观察的行为赋予魔力。

还有些宇宙学家对此很感兴趣。他们指出,它可以解答他们最近注意到的一些“微调”问题。这一问题是说,为了使生命可能存在,宇宙的设计中有数百个方面都必须在大爆炸中被微调到恰好的程度。例如:质子和中子必须要有几乎相等的质量,这样电磁力和引力的相对强度才能恰如我们观测到的样子,宇宙膨胀的速度才能恰如它现有的速度。如果这些数值里的任何一个有所不同,哪怕只是有略微差异,生命就不可能存在,除此之外,还有许多这类常数和比率必须要完美地协调。然而,所有这些数值,看起来却好像是随机形成的。你很容易想象它们会有所不同的情形,那么为什么它们都恰巧表现为生命诞生所需的那个数值呢?

如果只存在一个宇宙,那么生命竟然存在的概率已经超出了不可思议的程度。这就如同掷骰子连续掷出100万次双六点一样地罕见。但如果存在许多平行宇宙,在这些宇宙中所有物理上的可能性都会发生,那么其中一些宇宙必然会被微调到适合生命的诞生。

然而,有一个技术问题仍然令许多物理学家不愿接受埃弗里特的理论。他们无法理解为何一个粒子的所有轨迹都会各自独立?为什么我们会认为自己被困在一个现实世界之中呢?为什么所有这些宇宙没有作为一个整体混合在一起呢?

在20世纪80年代,海德堡大学的物理学家迪特·泽赫提出了“消相干理论”,提供了一种可能的答案。该理论假设一个粒子的波函数与其周围粒子的波函数相互作用,在这个过程中,会发生“消相干”。粒子的轨迹会彼此缠结、捆绑,就像绳结一样,而这造成多个平行宇宙彼此独立。

消相干是一个极为精密复杂的数学理论,而且当它与埃弗里特的多宇宙理论放在一起看时,两者为我们置身的亚原子世界提供了令人信服的完整模型。其结果是,人们的支持开始从哥本哈根诠释转向多宇宙理论,而这一风潮一直延续至今。不过,多宇宙理论仍被大多数科学家排斥的一个原因是它会引出特别古怪的推论。尤其是它能推论出永生的这个特点。

对多宇宙理论存在这种永生的推论,出版物中首度提及是在1971年。物理学家门德尔·萨赫斯写信给《今日物理学》期刊,提出如果埃弗里特的理论是对的,它能让一架行将坠毁的飞机上的乘客情绪高涨起来,因为他可以想到在宇宙别的什么分支里,飞机必将安然无恙地降落。

到了20世纪80年代,科学家们已了然于胸,多宇宙理论保证的不仅是临时逃避死亡,而是彻底永生。毕竟,如果可能发生的都会发生,那么每次我们面对可能死亡的情形时,至少一个版本的我们肯定会找到活下去的办法,因为总是会有某种事件组合能拯救我们。我们生存的概率会随着时间的推移变得越来越渺茫,但渺茫不等于不可能。在量子宇宙鲜为人知的分支里,我们会永远活下去。

1998年,埃弗里特最坚定的支持者之一,物理学家马克斯·泰格马克指出了永生这个特点一个有趣的方面:它给予了我们一种测试多宇宙理论的途径,这样我们就能确切地知道它是正确的还是错误的了。

泰格马克的想法是设计一把手枪,可以随机射出一颗子弹,或者仅在每次有人扣动扳机时发出响亮的咔嗒声。两种结果的概率各为50%。实验者随后将自己的头抵在枪筒上,并让一名助理开枪。泰格马克认为:如果枪连续十次都只是咔嗒响,而没有射出子弹,就能充分证明多宇宙理论的正确性。

这一“量子自杀”的实验用到的技术完全在可实现范围内。问题当然是,没有一个脑子清醒的人会愿意做这只小白鼠,而且就算有实验者活了下来,也没人会真的相信他。

哲学家也受到了量子永生概念的吸引。现在哲学文献已经有一个小类别致力于探索其实用及伦理方面的影响。其中有一个正在进行的辩论,探讨一个相信多宇宙理论的人去玩俄罗斯轮盘赌 是否符合理性,假设有很大一笔奖金在等着他。毕竟,如果该理论是正确的,此人至少有一个副本一定会每次都赢得赌局。而其他副本则会死亡,因此不在考虑之列。

关于这个问题的哲学结论是混杂的。一些人承认,的确你可能让未来的一些你更富有,但大多数人指出有很多负面的地方需要考虑。就算你不介意杀死其中一些未来的你,但你的那些亲人朋友需要忍受悲痛这件事该怎么办?而且,同时肯定还有一些未来的你会活下来但身陷残疾,要么脑损伤,或者半边脸被炸伤。这对于某个平行宇宙中的你变得更富有这一点来说,付出的代价似乎太高了些。

埃弗里特本人从未就量子永生写任何东西,但他显然知道这种可能性。他的一个同事基思·林奇称他曾与埃弗里特讨论过这个想法,埃弗里特宣称自己坚信这个概念。他可能相信量子永生,但在我们的世界里埃弗里特于1982年死于心脏病,死时年仅五十一岁——是常年饮食不调和缺乏锻炼的受害者。

说件更阴郁的事,他的女儿丽兹大半生药物成瘾,于1996年三十九岁时自杀身亡。她生前留下了一张字条,在字条中她要求家人把她的骨灰丢进垃圾桶,正如她的父亲,一位毕生的无神论者,为自己提出的要求一样。她还写下了这样的话:“我会最终来到正确的平行宇宙与爸爸相见。”

批评者们将量子永生看成是一个不言自明的荒唐概念,它使整个多宇宙理论都遭到人们的怀疑,你也很难反驳这一点。我们从未遭遇永生。每个人看起来都早晚会死。然而,多宇宙理论的确很好地解释了叠加态的谜题。还有什么是比这更好的解释吗?这引导该理论的一些支持者寻求从理论中去掉量子永生的办法。要是去掉量子永生,他们思忖:埃弗里特的理论会变得可信得多。

泰格马克曾主张,永生只能在生死存亡事件总能简化为一系列二元可能性时被保证。比如说,一辆高速驶过的汽车要么会撞上你,要么不会。这是只有两种结果的情形。而老去的过程并非二元,它包含亿万个相互累积的事件,这可能最终令概率爆表,使死亡即使在多宇宙中也无可避免。

如果泰格马克对多宇宙理论的这种解释是正确的,一些平行宇宙中的我们或许会活得很久,但他们早晚都会死,经历各种不同的死法。但如果他是错的呢?如果我们真的会永远活下去呢?

这就是多宇宙理论对永生的预测有趣的地方。你不需要开展量子自杀的实验来确定它是否正确。事实上,你什么也不用做。如果埃弗里特是对的,在适当的时候,你保准会知道。 MWALaVNJz9qULZneYgiuR7GHOgG5s8ABv+2+t+gVN5Q6+4WSWWn2tclWX4XExCp9

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