量子力学的多世界解释(3)

量子力学的多世界解释

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[8]。”

3.1.4 多世界解释的壮大

1970年代后期，随着人们对多世界解释的兴趣不断增长，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。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。”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。

1985年，德义奇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。

2001年2月，惠勒和蒂格马克在《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[12]。

3.2多世界解释的意义

艾弗雷特多世界理论的伟大或者说是独特之处在于它否定了波函数的坍缩，认为薛定谔方程在任何时候都会成立。而这样一个没有坍缩的量子理论仍然可以

量子力学的多世界解释

解释观测，并预言描述宏观世界的波函数会渐渐演化成一个描述多重世界叠加态的波函数。而观测者主观经历这一分裂得到的仅仅是有限的随机性，其概率和使用波函数坍缩方法计算的结果一致。这样在哥本哈根一派的解释中所存在的缺点却被艾弗雷特加以利用而完成了自身理论的自洽性。艾弗雷特完成了爱因斯坦在与玻尔论战时所没有做到的工作——提出自己的理论体系。而量子力学的完备性也因为多世界理论的提出而向着进一步的完善迈出了长足的一步。

从科学史上看，量子力学基本上是沿着玻尔等人的路线发展的，并且取得了巨大成功，特别是通过贝尔不等式的检验更加巩固了它的基础。但是，我们也要看到，从爱因斯坦等人提出的EPR悖论到艾弗雷特提出多世界解释，一系列不停否定哥本哈根解释的过程实际上激发了量子力学新理论、新学派的形成和发展，使量子力学在争论中得到了更进一步的发展。

第四章 多世界解释的缺陷

4.1多世界解释的缺陷

那场伟大论争的主角已经逝去了将近半个世纪，玻尔和爱因斯坦的光芒也无法穿越时空的禁锢永远照耀的人们无法睁开探索新理论的双眼。当正统的解释在时间的面前显得有些力不从心时，很多人便抛弃了那些显得有些古老的思想转向更新的理论的怀抱。

于是多世界理论便适时的出现在了人们面前。

4.1.1 无法逃避的测量问题

多世界解释抛弃玻尔无法描述坍缩过程的硬伤，直接否认了坍缩的存在。我们不能说这到底是新理论精妙的转变，抑或是它也无法解释坍缩而选择的偷懒。但我们却知道，多世界理论的确受到了越来越多的关注。

多世界解释由一个经典的世界演化开来，认为物理实在是包含有很多世界的，它的演化遵循严格决定论。但是，多世界解释仍然存在许多问题，比如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？

很多反对多世界解释的物理学家表示怀疑，把目前的薛定谔方程完全绝对化就是合理的吗？为什么不对它进行可能的扩展呢？而且就像爱因斯坦所说的那样“我不相信就只是因为我看了一眼这只老鼠而使得整个宇宙发生了变化。”

一只老鼠使得宇宙产生了分裂，这代价是否未免太大了些？

量子力学的多世界解释

正统的哥本哈根解释不能告诉我们波函数为什么，以及何时发生了坍缩，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，于是产生了两个甚至是多个世界，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。说到底，测量由量子到经典转变的过程是任何量子力学理论都必须面对的，而反对多世界理论的科学家则认为多世界只不过是用宇宙的分裂来代替波函数的坍缩，它仍未解决测量问题[8]。

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！而令我们失望的是包括在多世界解释在内的几乎所有关于量子力学的理论都没有回答这个问题，而且大家似乎都在有默契的一起回避这个缠人的难题。

4.1.2 无处容身的概率

另一个艾弗雷特理论中长期存在的问题是概率，这一量子物理的基石。使用坍缩假设，波函数的大小可以用来计算电子位置和速度的概率。但是多世界解释由于主张量子系统永不坍缩，因此根本没有概率这一说法。“在艾弗雷特的理论中，”加拿大西安大略大学的物理哲学家韦恩·迈耶弗德（Wayne Myrvold）说，“似乎根本没有概率的容身之地[13]。”

艾弗雷特的支持者认为，那些反对多重世界理论的人，无论他们是否承认，或多或少是由于他们本能地不喜欢这一非直觉理论的结果。“在艾弗雷特解释下的量子理论非常奇妙。可能正是由于它过于奇妙了，所以使得大多数的物理学家们没有认真对待它，”桑德斯说。

然而就像艾弗雷特的支持者说的那样，反对者反对多世界理论一部分原因是因为它的奇妙。而支持多世界理论的人又何尝不是或多或少因为这一不同于传统解释的奇妙而站在了多世界解释的一边，因为哥本哈根一派的解释对他们来说实在是太普通了、太古老了一点。

4.2勇敢者的实验

而且不管支持者怎样试图证明多世界理论的正确性也无法通过实验来演示给我们看，这样的实验至少在目前的科学条件下根本是不可能完的，甚至我们都可以肯定在遥远的未来这个实验仍然无法进行，因为实验者怎样来完成实验呢？

量子力学的多世界解释

于是多世界理论的信徒设计了这样一个实验：

根据多世界解释，在任意一个量子的测量中，世界将分裂成两个。于是勇敢的实验者举起了枪对准自己的太阳穴来进行这个疯狂的实验。枪声向后，其中一个世界实验者仍然活着，而在另一个世界中实验者已经死亡。可惜的是，我们的世界属于后者。而在那个实验者仍然活着的世界中有没有我们这些观察者来确定这 …… 此处隐藏：2053字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……