倘若方程的意思就是它字面所說的呢?
1957 年,一位名叫休·埃弗里特的研究生提出了一個簡單得驚人的問題。量子力學有兩條規則:平滑演化,以及在測量時硬貼上去的那一下突然坍縮。平滑規則精確而普適;坍縮規則含糊,而且只在一種模糊的、叫做「測量」的事情發生時才觸發。於是埃弗里特提出了一種盡可能大膽的清理方案:乾脆把坍縮規則刪掉。 只保留平滑演化,並把它應用到一切事物之上——原子、貓、探測器、觀察者,乃至整個宇宙。測量不再有特殊地位,也不再有神秘的跳變。這就是多世界詮釋。
這聽上去像是在做收納整理——而且從數學上說,它確實是這個理論最簡單的版本,因為它扔掉了整整一條規則。但代價是驚人的。如果疊加態從不坍縮,那麼當一台探測器去測量一個處於「在這裡」與「在那裡」疊加態的電子時,探測器自身就會進入「看到在這裡」與「看到在那裡」的疊加態。而當你去讀探測器時,你就會進入「我看到在這裡」與「我看到在那裡」的疊加態。照字面理解,方程說的是:疊加會擴散開來,吞沒它所觸及的一切——包括你。
分支,而非把天空劈開
下面這一步,把這件事從荒謬變成了自洽。當你與電子的兩種可能性發生糾纏時,兩個版本的你便再也無法相互影響,甚至無法相互察覺。它們不再是兩個共處一室、相互作祟的幽靈;它們已經變成了同一個龐大波函數中兩個互不相干的分支。在一個分支裡,一個確定的你看到了「在這裡」;在另一個分支裡,同樣確定的另一個你看到了「在那裡」。每個版本都感覺一切如常,記得唯一的一段過去,對另一個版本毫無察覺。沒有什麼被創造,也沒有什麼被毀滅——只不過這唯一的宇宙,比常識所設想的擁有更多的結構罷了。
究竟是什麼在物理上把分支斬斷,使它們再也無法相互干涉?現代的答案是退相干。一台宏觀探測器擁有數量極其龐大的粒子,它們全都與空氣、光線、房間裡的熱攪纏在一起。這種與環境之間失控的糾纏,把疊加態要顯示干涉所需的那些精細關係攪得一團糟,其速度之快、程度之徹底,使得各個分支實際上永遠無法再相遇。退相干是多世界詮釋中無名的功臣:它僅憑那條平滑規則,就解釋了為什麼我們每個人都只體驗到清晰的一個分支、從不感到那團模糊——而不必讓任何人去求助於一次坍縮。
最棘手的問題:機率從何而來?
多世界贏得了巨大的優雅——一條規則、沒有特殊的觀察者、沒有坍縮——但作為交換,它繼承了一道尖銳的難題。如果每一種結果都發生了,那麼說一種結果比另一種更有可能,又是在什麼意義上說的呢?玻恩定則說,振幅更大的結果更有可能。但若兩個分支都只是單純地存在著,每個分支裡都有一個你的副本,那你憑什麼本該預期那個高振幅的分支?兩個版本的你同樣真實。要在一個「一切皆發生」的理論裡誠實地講清機率,是這幅圖景最深的懸而未決之挑戰,也是當下仍在進行、確實艱難的工作的主題。
第二個更微妙的憂慮,是優先基問題:光是那些方程本身,並不會自動挑出「看到在這裡」與「看到在那裡」作為把現實切成分支的天然方式——原則上,你也可以沿著某些古怪的組合去切。人們普遍認為,退相干會自動挑出那些穩定的、看起來經典的分支;這在很大程度上正是為什麼:1957 年的原版多半遭到忽視,而現代版本的多世界卻被認真對待。
與「豐盛」共處
對這筆交易看得清楚是值得的。多世界買到了盡可能乾淨的數學——一條單一、精確、普適、不附加任何東西的方程——其代價是盡可能奢侈的本體論:一片大得無法想像、且不斷增長的分支叢林,其中幾乎全部對你永遠不可見。在它的擁護者看來,這是筆划算的買賣:你應當相信你最好的方程所言,哪怕它說出某種驚人之事,正如我們最終相信了地球在動。而在它的批評者看來,把現實塞滿無數個不可觀測的、關於一切的副本,為了整潔而付出這樣的價碼實在太高,也把「簡單」一詞拉伸到了斷裂之處。兩種反應都合情合理;你傾向於哪一種,會大大透露出你希望一個物理理論究竟是什麼。