倘若方程的意思就是它字面所说的呢?
1957 年,一位名叫休·埃弗里特的研究生提出了一个简单得惊人的问题。量子力学有两条规则:平滑演化,以及在测量时硬贴上去的那一下突然坍缩。平滑规则精确而普适;坍缩规则含糊,而且只在一种模糊的、叫做“测量”的事情发生时才触发。于是埃弗里特提出了一种尽可能大胆的清理方案:干脆把坍缩规则删掉。 只保留平滑演化,并把它应用到一切事物之上——原子、猫、探测器、观察者,乃至整个宇宙。测量不再有特殊地位,也不再有神秘的跳变。这就是多世界诠释。
这听上去像是在做收纳整理——而且从数学上说,它确实是这个理论最简单的版本,因为它扔掉了整整一条规则。但代价是惊人的。如果叠加态从不坍缩,那么当一台探测器去测量一个处于“在这里”与“在那里”叠加态的电子时,探测器自身就会进入“看到在这里”与“看到在那里”的叠加态。而当你去读探测器时,你就会进入“我看到在这里”与“我看到在那里”的叠加态。照字面理解,方程说的是:叠加会扩散开来,吞没它所触及的一切——包括你。
分支,而非把天空劈开
下面这一步,把这件事从荒谬变成了自洽。当你与电子的两种可能性发生纠缠时,两个版本的你便再也无法相互影响,甚至无法相互察觉。它们不再是两个共处一室、相互作祟的幽灵;它们已经变成了同一个庞大波函数中两个互不相干的分支。在一个分支里,一个确定的你看到了“在这里”;在另一个分支里,同样确定的另一个你看到了“在那里”。每个版本都感觉一切如常,记得唯一的一段过去,对另一个版本毫无察觉。没有什么被创造,也没有什么被毁灭——只不过这唯一的宇宙,比常识所设想的拥有更多的结构罢了。
究竟是什么在物理上把分支斩断,使它们再也无法相互干涉?现代的答案是退相干。一台宏观探测器拥有数量极其庞大的粒子,它们全都与空气、光线、房间里的热搅缠在一起。这种与环境之间失控的纠缠,把叠加态要显示干涉所需的那些精细关系搅得一团糟,其速度之快、程度之彻底,使得各个分支实际上永远无法再相遇。退相干是多世界诠释中无名的功臣:它仅凭那条平滑规则,就解释了为什么我们每个人都只体验到清晰的一个分支、从不感到那团模糊——而不必让任何人去求助于一次坍缩。
最棘手的问题:概率从何而来?
多世界赢得了巨大的优雅——一条规则、没有特殊的观察者、没有坍缩——但作为交换,它继承了一道尖锐的难题。如果每一种结果都发生了,那么说一种结果比另一种更有可能,又是在什么意义上说的呢?玻恩定则说,振幅更大的结果更有可能。但若两个分支都只是单纯地存在着,每个分支里都有一个你的副本,那你凭什么本该预期那个高振幅的分支?两个版本的你同样真实。要在一个“一切皆发生”的理论里诚实地讲清概率,是这幅图景最深的悬而未决之挑战,也是当下仍在进行、确实艰难的工作的主题。
第二个更微妙的忧虑,是优先基问题:光是那些方程本身,并不会自动挑出“看到在这里”与“看到在那里”作为把现实切成分支的天然方式——原则上,你也可以沿着某些古怪的组合去切。人们普遍认为,退相干会自动挑出那些稳定的、看起来经典的分支;这在很大程度上正是为什么:1957 年的原版多半遭到忽视,而现代版本的多世界却被认真对待。
与“丰盛”共处
对这笔交易看得清楚是值得的。多世界买到了尽可能干净的数学——一条单一、精确、普适、不附加任何东西的方程——其代价是尽可能奢侈的本体论:一片大得无法想象、且不断增长的分支丛林,其中几乎全部对你永远不可见。在它的拥护者看来,这是笔划算的买卖:你应当相信你最好的方程所言,哪怕它说出某种惊人之事,正如我们最终相信了地球在动。而在它的批评者看来,把现实塞满无数个不可观测的、关于一切的副本,为了整洁而付出这样的价码实在太高,也把“简单”一词拉伸到了断裂之处。两种反应都合情合理;你倾向于哪一种,会大大透露出你希望一个物理理论究竟是什么。