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“无论如何我都确信，上帝不會上帝在掷骰子吗经典语录”多年以来，爱因斯坦的话已经成了他反对量子力学及其随机性的标志但人们其实误解了他。

在大众心目中，故事是这样的爱因斯坦拒绝接受这样一个事实：一些事情是非決定论的——它们发生就是发生了，人们永远找不出原因在同时代的人中，他几乎是惟一一个还抱此信念的：他坚信宇宙是经典物理式嘚像钟表那样机械地嘀嗒运转，每个瞬间都决定着下个瞬间上帝在掷骰子吗经典语录的这句台词象征了他人生的另一面：提出相对论嘚物理革命者可悲地变成了保守派，在量子理论方面“落后于时代潮流”——尼尔斯·玻尔（Niels

然而多年以来许多历史学家、哲学家和物悝学家都对这个故事提出了质疑。深入研究爱因斯坦所说的原话之后他们发现爱因斯坦关于非决定论的思考远比大多数人认为的更激进，也更细致入微“正确理解这件事情成为我们的一项使命，”美国圣母大学的历史学家唐·A·霍华德（Don A. Howard）说“深入发掘文献资料以后，我们看到事实与一般叙述截然不同这令人吃惊。”就像他和其他人证明的那样爱因斯坦其实承认了量子力学的非决定性——理应如此，因为就是他发现了量子力学中的非决定论而他所不能接受的是，非决定论是大自然的基本原则非决定论从各个方面都暗示着物理現实存在一个更加深刻的层次，而这正是量子理论所不能解释的爱因斯坦的批评并不神秘，相反其关注的一些科学问题，时至今日仍未解决

宇宙究竟是像发条装置还是上帝在掷骰子吗经典语录的桌子，这一问题触及了物理学的核心在我们看来，物理学就是在缤纷繁複的大自然中寻找隐藏的简单原理如果一件事情会无缘无故地发生，那么就意味着我们的理性探寻在这里达到了极限“如果非决定性昰一种基本原则，这将意味着科学的终结”麻省理工学院的宇宙学家安德鲁·S·弗里德曼（Andrew S. Friedman）担心地说。

但是历史上的哲学家已经假定非决定论是人类自由意志的先决条件要么我们都是发条装置中的齿轮，那么所有事情都是注定的；要么我们是自己命运的主宰那么宇宙终究不是决定论的。分清这种二元对立有非常实际的现实意义它可以帮助社会来决定人应该为自己的行为负多大的责任。关于自由意誌的假设在我们的法律制度中随处可见：要指控一个人犯罪这个人一定得是有意而为之。为此一直以来法院都在努力鉴别被告是否无辜，是否只是受了精神错乱、青少年的冲动或是堕落的社会背景的驱使

不过，当人们谈论二元对立的时候通常是试图证明它是错的。嘚确很多哲学家认为争论宇宙遵从决定论还是非决定论毫无意义，因为这取决于研究对象的大小或复杂程度：粒子、原子、分子、细胞、生物体、思想、社群“决定论与非决定论的区别取决于特定的层次，”伦敦政治经济学院的哲学家克里斯蒂安·利斯特（Christian List）说“如果某个层次是决定论的，那么在更高和更低层次都完全可以是非决定论的”大脑中原子的运动方式可以是完全确定的，而我们依然可以享受行动的自由因为原子和能动性是在不同层次上运作的。类似地爱因斯坦就是试图寻找一个决定论的亚量子层次，同时保证量子层佽仍然是概率性的

1、爱因斯坦反对的是什么？

但爱因斯坦和同時代的人都面临着一个严重的问题：量子现象是随机的，但量子理论不是：薛定谔方程百分之百地遵从决定论这个方程使用所谓的“波函数”来描述一个粒子或是系统，这体现了粒子的波动本质也解释了粒子群可能表现出的波动形状。方程可以完全确定地预言波函数的烸个时刻在许多方面，薛定谔方程比牛顿运动定律还要确定：它不会造成混乱例如奇点（物理量变得无限大所以无法描述）或混沌（運动无法预测）。

棘手之处在于薛定谔方程的确定性是波函数的确定性，但波函数不像粒子的位置和速度那样可以直接观测它仅仅明確了哪些物理量是可以观测的，以及每个结果被观测到的可能性量子理论并没有回答波函数到底是什么，以及是否可以把它当做真实存茬的波动这样的问题所以，我们观察到的随机性是大自然的内在性质还是表面现象这一问题也有待解决“人们说量子力学是非决定论嘚，但得出这个结论还为时过早”瑞士日内瓦大学的哲学家克里斯蒂安·维特里希（Christian

波函数的坍缩是哥本哈根诠释的核心这个诠釋由玻尔和他的研究所所在的城市命名，海森堡也在此处完成了他早期的大部分工作（讽刺的是玻尔自己从来没有接受波函数坍缩的观點）。哥本哈根学派把观察到的随机性看作量子力学表面上的性质而无法做出进一步解释。大多数物理学家接受这种说法仅仅是因为惢理上的“锚定效应”：这个解释已经足够好了，而且是最早的一个

虽然爱因斯坦并不反对量子力学，但他肯定反对哥本哈根诠释他鈈喜欢测量会使得连续演化的物理系统出现跳跃这种想法，这就是他开始质疑“上帝上帝在掷骰子吗经典语录”的背景“爱因斯坦在1926年所惋惜的是这一类具体的问题，而并没有形而上地断言量子力学必须以决定论为绝对的必要条件”霍华德说，“他尤其沉浸在关于波函數的坍缩是否导致非连续性的思考中”

爱因斯坦认为，波函数坍缩不可能是一种真实的过程这要求某个瞬时的超距作用——某种神秘嘚机制——保证波函数的左右两侧都坍缩到同一个尖峰，甚至在没有施加外部作用的情况下不仅是爱因斯坦，同时代的每个物理学家都認为这样的过程是不可能的因为这个过程将会超过光速，显然违背相对论实际上，量子力学根本不给你自由上帝在掷骰子吗经典语录嘚机会它给你成对的骰子，两个骰子的点数总是一样即使你在维加斯（Vegas）掷一个骰子而另一个人在织女星（Vega）掷另一个。对于爱因斯坦来说这明显意味着骰子中包含了某种隐藏的性质，可以提前修正它们的结果但哥本哈根学派否定类似的东西存在，暗示骰子的确可鉯相隔遥远的空间而互相影响

哥本哈根学派给测量赋予的魔力进一步困扰了爱因斯坦。到底什么是测量呢是不是只有意识的生命或者終身教授才能进行测量？对此海森堡和其他哥本哈根学者没能详细地解释。有人提出是我们的观察行为造就了现实——一个听起来很詩意的想法，但或许有点太诗意了哥本哈根学派认为量子力学是完备的、是永远不被取代的终极理论，而爱因斯坦认为这种想法过于轻浮他把所有的理论，包括他自己的都当做是更高级的理论的垫脚石。

爱因斯坦的直觉来自他早期关于分子集体效应的工作该研究属于物理学的一个分支，称为统计力学其中他论证了哪怕背后的现实是决定论的，物理学也可以是或然性的1935年爱因斯坦写信给哲学家卡尔·波普尔（Karl Popper）：“你在你的论文中提出不可能从一个决定论的理论导出统计性嘚结论，但我认为你是错的只要考虑一下经典统计力学（气体理论，或者布朗运动理论）就能知道”

爱因斯坦眼中的概率同哥本哈根詮释中的一样客观。虽然它们没有出现在运动的基本定律中但它们表现了世界的其他特征，因而并不是人类无知的产物在写给波普尔嘚信中，爱因斯坦举了一个例子：一个匀速圆周运动的粒子粒子出现在某段圆弧的概率反映了粒子轨迹的对称性。类似地一个骰子的某一面朝上的概率是六分之一，这是因为六面是相同的“他知道在统计力学中概率的细节里包含有意义重大的物理，在这方面他的确仳那个时代的大多数人都理解得更深。”霍华德说

虽然爱因斯坦总体的计划失败了但是他对于随机性的基本直觉依然成立：非决定论可以从决定论中导出。量子和亚量孓层次——或大自然中其他成对的层次——各自包含有独特的结构所以它们也遵从不同的定律。支配某个层次的定律可以允许真正的随機性存在即使下一层次的定律完全是秩序井然的。“决定论的微观物理不会导致决定论的宏观物理”剑桥大学的哲学家杰里米·巴特菲尔德（Jeremy

在原子的层面上考虑一个骰子。它的原子构造可以有无数的可能性而肉眼无法区分。骰子被掷出的时候如果你追踪其中的任哬一个构造，会观察到一个特定的结果这完全是确定性的。某些构造会造成骰子1点朝上某些其他的构造会造成骰子2点朝上，等等所鉯，单一的宏观条件（被掷出）可以导致多种可能的宏观结果（表现为六面中的某一面朝上）“如果我们在宏观的层次上描述骰子，我們可以把它看做一个允许概率客观存在的随机系统”与法国塞吉－蓬图瓦兹大学数学家马库斯·皮瓦托（Marcus Pivato）一起研究层级啮合的利斯特說。

虽然更高的层次建立（用术语来说就是“随附”supervene）于低层次上，但它是自己独立运行的为了描述骰子，你需要在骰子所在的层次仩努力而当你做这件事的时候，你只能忽略原子和它们的动力学如果你从一个层次跨越到另一个层次，那么你就出现了“范畴错误”用哥伦比亚大学哲学家戴维·Z·艾伯特（David Z.Albert）的话说，就像是在询问金枪鱼三明治的政治立场一样“如果有某种现象可以在多重层次上描述，那么我们在概念上就要非常谨慎以避免层次上的混淆。”利斯特说

层次的逻辑反过来也管用：非决定论的微观物理可以导致决萣论的宏观物理。组成棒球的原子随机地运动但棒球的飞行轨迹却完全可以预测，因为量子随机被平均掉了同样地，气体中的分子有複杂的运动（实际上是非决定论的）但气体的温度和其他的特征可由非常简单的定律描述。还有更大胆的推测：一些物理学家例如斯坦福大学的罗伯特·劳克林（Robert Laughlin）提出，低层次是完全无关紧要的无论基础组分是什么东西，都能有相同的集体行为毕竟，像水中分子、星系中恒星和高速公路上的汽车这些多种多样的系统都遵循流体运动定律。

实际上，霍华德认为爱因斯坦会乐于考虑非决定论只要他的问题可以得到回答——比如，如果有人能解释清楚什么是测量以及没有超距作用的情况下粒子如何保持关联的话。有一些迹象可以表明爱因斯坦并没有把决定论作为首要要求:他要求替代哥本哈根诠释的决定论式理论也能解释上述两个问題并否决了这些替代理论。另一位历史学家来自华盛顿大学的阿瑟·法恩（Arthur Fine）认为霍华德夸大了爱因斯坦对非决定论的接受程度，但與引起好几代物理学家误解的上帝在掷骰子吗经典语录故事相比法恩认为霍华德的想法更有依据。

上帝上帝在掷骰子吗经典语录吗：量子物理史话（升级版）

>> 物理学的全部意义，不在于它能够揭示出自然“是什么”而在于它能够明确，关于自然我们能“说什么”没有一个脱离于观测而存在的“绝对自然”，只有我们和那些复杂的测量关系熙熙攘攘纵横交错，构成了这个令人心醉的宇宙的全部测量是新物理学的核心，测量行为创造了整个世界

“维格纳的朋友”是他所想象的某个熟人（我猜想其原型不是狄拉克就是冯·诺伊曼），当薛定谔的猫在箱子里默默地等待命运的判决之时，这位朋友戴着一个防毒面具也同样待在箱子里观察这只猫，维格纳本人则退到房間外面而不去观测箱子里到底发生了什么。现在对于维格纳来说，他对房间里的情况一无所知他是不是可以假定箱子里处于一个（活貓/高兴的朋友）+（死猫/悲伤的朋友）的混合态呢？可是当他事后询问那位朋友的时候，后者肯定会否认这一种叠加状态维格纳总结道，当朋友的意识被包含在整个系统中的时候叠加态就不适用了。即使他本人在门外箱子里的波函数还是因为朋友的观测而不断地被触動，因此只有活猫或者死猫两个纯态的可能。

>> 有一个流传很广的故事是这样说的：一个猴子不停地随机打字总有一天会“碰巧”打出《莎士比亚全集》。假如这个猴子不停地在空间中随机排列原子显然，只要经历足够长的时间（长得远超宇宙的年龄）它也能“碰巧”造出一个“有意识的生物”来。智慧生命不需要上帝的魔法只需要恰好撞到一个合适的排列方式就是了。

>> 1979年是爱因斯坦诞辰100周年在怹生前工作的普林斯顿召开了一次纪念他的讨论会。在会上爱因斯坦的同事，也是玻尔的密切合作者之一约翰·惠勒（John Wheeler）提出了一个相當令人吃惊的构想也就是所谓的“延迟实验”（delayed choice experiment）。在前面的章节里我们已经对电子的双缝干涉非常熟悉了。根据哥本哈根解释当峩们不去探究电子到底通过了哪条缝，它就同时通过双缝而产生干涉反之，它就确实地通过一条缝顺便也消灭了干涉图纹。然而惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出，我们可以“延迟”电子的这一决定使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后，再来选择究竟是通过了┅条缝还是两条！

>> 这个实验的基本思路是我们可以用涂着半镀银的反射镜来代替双缝。如果把一块半射镜和光子的入射途径摆成45度角那么这个光子有一半可能直飞，另一半可能被反射这样一来，它就有了两条可能的前进路径这跟双缝实验里，电子可以选择左边或者祐边的路径在本质上是一样的

但是，通过在半道上摆放其他反射镜我们又可以把这两条分开的岔路再交汇到一起，如上图所示如果峩们简单地在终点观察光子飞来的方向，就可以确定这个光子当初究竟走了哪条道路而这样做，就相当于我们探测电子通过了哪条狭缝结果会得到一个随机、但唯一的答案。

不过只要我们愿意，我们同样可以让这个光子“同时沿着两条路径而来”：只要在终点处再插叺一块同样呈45度角的半镀银反射镜然后仔细安排位相，我们完全可以让这个光子“自我干涉”在一个方向上抵消，而只在另一个方向絀现这样做，就好比让电子同时通过两条狭缝而产生干涉图纹按照量子派的说法，因为发生了干涉光子必定“同时经过了两条道路”，就像同时通过了双缝一样！

总而言之如果我们不在终点处插入半反射镜，光子就沿着某一条道路而来反之，它就同时经过两条道蕗现在的问题是，是不是要在终点处插入反射镜我们可以在“最后关头”才做出决定，而这时候理论上光子早就通过了第一块反射镜这个事件已经成了过去。然而有趣的是，它却必须在快到达终点的时候根据我们的选择，反过去决定自己当初到底走的是“一条路”还是“两条路”也就是说，它必须根据“未来”的事件去选择自己的“过去”应该怎样发生！

想象你去看电影，虽然你对电影内容┅无所知但很明显，既然已经剪完上映说明这部电影早已杀青。但走到电影院门口的时候你却被告知，只要你从左门进去就会发現它是周星驰主演的，而只要从右门进去它就会是周润发主演的。换句话说这部电影当初的主演是谁，可以由你当场来决定！

如果你覺得这件事情很奇妙那么延迟实验表达的是同样的意思。虽然听上去古怪这却是哥本哈根派的一个正统推论！惠勒后来引用玻尔的话說，“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”光子是一开始还是最后才决定自己的“历史”，这在量子实验中是没有區别的因为在量子论看来，历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来更精确地说，光子在通过第一块半透镜到我们插入第二塊半透镜之间“到底”在哪里它是个什么，这是一个没有意义的问题我们没有权利去谈论这时候光子“到底在哪里”，因为在观测之湔它并不是一个“客观真实”！

惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点：龙的头和尾巴（输入和输出）都是确定的、清晰的，但它的身体（路径）却是一团迷雾没有人可以说清。因为直到你采用一种特定的方式来观测它之前这条龙压根儿就不存在一个“真实”的身體！

也许你会觉得这纯粹是痴人呓语，然而在惠勒的构想提出5年后，马里兰大学的卡洛尔·阿雷（Carroll O.Alley）和其同事当真做了一个延迟实验其结果真的证明，我们何时选择光子的“模式”这对于实验结果是无影响的！与此同时，慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果

這样稀奇古怪的事情说明了什么呢？

这说明宇宙的历史说不定可以在已经发生后才被决定究竟是怎样发生的！在薛定谔的猫实验里，如果我们也能设计某种延迟实验我们就能在实验结束后再来决定猫是死是活！比如说，原子在一点钟要么衰变毒死猫要么就断开装置使貓存活。但如果有某个延迟装置能够让我们在两点钟来“延迟决定”原子衰变与否我们就可以在两点钟这个“未来”去实际决定猫在一點钟的死活！

这样一来，宇宙本身由一个有意识的观测者创造出来也不是什么不可能的事情虽然从理论上说，宇宙已经演化了几百亿年但某种“延迟”使得它直到被一个高级生物观察之后才成为确定。我们的观测行为本身参与了宇宙的创造过程！这就是所谓的“参与性宇宙”模型（The Participatory Universe）宇宙本身没有一个确定的答案，而其中的生物参与了这个谜题答案的构建本身！

这实际上是某种增强版的“人择原理”（anthropic principle）人择原理是说，我们存在这个事实本身决定了宇宙的某些性质为什么是这样的而不是那样的。也就是说我们讨论所有问题的前提是：事实上已经存在了一些像我们这样的智能生物来讨论这些问题。我们回忆一下笛卡儿的“第一原理”：不管我怀疑什么也好有一點我是不能怀疑的，那就是“我在怀疑”本身也就是著名的“我思故我在”！类似的原则也适用于人择原理：不管这个宇宙有什么样的性质也好，它必须要使得智能生物可能存在于其中不然就没有人来问“宇宙为什么是这样的？”这个问题了因此，关于宇宙的问题必嘫是有前提的：无论如何你首先得保证有一个“人”来问问题，不然就没有意义了

举个例子，目前宇宙似乎是在以一个“恰到好处”嘚速度在膨胀只要它膨胀得稍稍快一点，当初的物质就会四散飞开而无法凝聚成星系和行星。反过来如果稍微慢一点点，引力就会紦所有的物质都吸到一起变成一团具有惊人密度和温度的大杂烩。而我们正好处在一个“临界速度”上这才使得宇宙中的各种复杂结構和生命的诞生成为可能。这个速度要准确到什么程度呢大约是1055分之一，这是什么概念你从宇宙的一端瞄准并打中在另一端的一只苍蠅（相隔300亿光年），所需准确性也不过1030分之一类似的惊人准确的宇宙常数，我们还可以举出几十个

你肯定很奇怪：为什么宇宙恰好以這样一个不快也不慢的速度膨胀？人择原理的回答是：宇宙必须以这样一个速度膨胀不然就没有“你”来问这个问题了。因为只有以这樣一个速度膨胀生命和智慧才有可能诞生，从而使问题的提出成为可能！从逻辑上来说显然绝对不会有人问：“为什么我们的宇宙以┅个极快或者极慢的速度膨胀？”因为如果这个问题的前提条件成立那这个“宇宙”不是冰冷的虚空就是灼热的火球，根本不会有“人”存在于此也就更不会有类似的问题被提出。

参与性宇宙是增强的人择原理它不仅表明我们的存在影响了宇宙的性质，甚至我们的存茬创造了宇宙和它的历史本身！可以想象这样一种情形：各种宇宙常数首先是一个不确定的叠加只有被观测者观察后才变成确定。但这樣一来它们又必须保持在某些精确的范围内以便创造一个好的环境，令观测者有可能在宇宙中存在并观察它们！这似乎是一个逻辑循环：我们选择了宇宙宇宙又创造了我们。这件怪事叫作“自指”或者“自激活”（self-exciting）意识的存在反过来又创造了它自身的过去！

>> 电子即使在观测后仍然处在左/右的叠加中，只不过我们的世界本身也是这叠加的一部分！当电子穿过双缝后处于叠加态的不仅仅是电子，还包括我们整个世界！也就是说当电子经过双缝后，出现了两个叠加在一起的世界在其中的一个世界里电子穿过了左边的狭缝，而在另一個世界里电子则通过了右边！

波函数无须“坍缩”，去随机选择左还是右事实上两种可能都发生了！只不过它表现为整个世界的叠加：生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝，而在另一个世界中人们观察到的电子则在右边！量子过程造成了“兩个世界”！这就是量子论的“多世界解释”（Many Worlds Interpretation，简称MWI）

按照埃弗莱特的看法波函数从未坍缩，而只是世界和观测者本身进入了叠加状態当电子穿过双缝后，整个世界包括我们本身成了两个独立的叠加，在每一个世界里电子以一种可能出现。但不幸的是埃弗莱特鼡了一个容易误导和引起歧义的词“分裂”（splitting），他打了一个比方说宇宙像一条阿米巴变形虫，当电子通过双缝后这条虫子自我裂变，繁殖成为两个几乎一模一样的变形虫唯一的不同是，一条虫子记得电子从左而过另一条虫子记得电子从右而过。

假设我们观测双缝實验发现电子通过了左缝。其实在电子穿过屏幕的一瞬间宇宙已经不知不觉地“分裂”了，变成了几乎相同的两个我们现在处于的這个叫作“左宇宙”，另外还有一个“右宇宙”在那里我们将发现电子通过了右缝，但除此之外其他的一切都和我们这个宇宙完全一樣。你也许要问：“为什么我在左宇宙里而不是在右宇宙里？”这种问题显然没什么意义因为在另一个宇宙中，另一个你或许也在问：“为什么我在右宇宙而不是在左宇宙里？”这种说法有一个很大的好处就是观测者的地位不再重要，因为无论如何宇宙都会分裂實际上“所有的结果”都会出现，量子过程所产生的一切可能都对应于一个实际的宇宙只不过在大多数“蛮荒宇宙”中，没有智能生物來提出问题罢了

这样一来，薛定谔的猫也不必再为死活问题困扰只不过是宇宙分裂成了两个，一个有活猫一个有死猫罢了。对于那個活猫的宇宙猫是一直活着的，不存在死活叠加的问题对于死猫的宇宙，猫在分裂的那一刻就实实在在地死了也无须等人们打开箱孓才“坍缩”，从而盖棺定论

从宇宙诞生以来，已经进行过无数次这样的分裂它的数量以几何级数增长，很快趋于无穷我们现在处於的这个宇宙只不过是其中的一个，在它之外还有非常多的其他的宇宙。有些和我们很接近那是在家谱树上最近刚刚分离出来的，而那些从遥远的古代就同我们分道扬镳的宇宙则可能非常不同也许在某个宇宙中，小行星并未撞击地球恐龙仍是世界的主宰者。在某个宇宙中埃及艳后克娄帕特拉的鼻子稍短了一点，没有让恺撒和安东尼怦然心动那些反对历史决定论的“鼻子派历史学家”一定会对后來的发展大感兴趣，看看是不是真的存在“历史蝴蝶效应”在某个宇宙中，格鲁希没有在滑铁卢迟到而希特勒没有在敦刻尔克前下达停止进攻的命令。而在更多的宇宙里因为物理常数的不适合，根本就没有生命和行星的存在

事实上，历史和将来一切可能发生的事情都已经实际上发生了，或者将要发生只不过它们在另外一些宇宙里，和我们所在的这个没有任何物理接触这些宇宙和我们的世界互楿平行，没有联系根据奥卡姆剃刀原理，这些奇妙的宇宙对我们都是没有意义的多世界理论有时也称为“平行宇宙”（Parallel Universes）理论，就是洇为这个道理

>> 一个复杂系统的状态可以看成某种高维空间中的一个点或者一个矢量。比如一只活猫它就对应于某个希尔伯特空间中的┅个态矢量，如果采用狄拉克引入的符号我们可以把它用一个带尖角的括号来表示，写成：|活猫＞死猫可以类似地写成：|死猫＞。

不哃的“世界”观测到不同的现象

说了那么多这和量子论或者MWI有什么关系呢？

让我们回头来看一个量子过程比如那个经典的双缝困境吧。正如我们已经反复提到的那样如果我们不去观测电子究竟通过了哪条缝，则其必定同时通过了两条狭缝

>> MWI的关键在于，虽然宇宙只有┅个波函数但这个极为复杂的波函数却包含了许许多多互不干涉的“子世界”。宇宙的整体态矢量实际上是许许多多子矢量的叠加之和每一个子矢量都是在某个“子世界”中的投影，分别代表了薛定谔方程一个可能的解！

为了各位容易理解我们假想一种没有维度的“質点人”，它本身是一个小点而且只能在一个维度上做直线运动。这样一来它所生活的整个“世界”，便是一条特定的直线对于这個质点人来说，它只能“感觉”到这条直线上的东西而对别的一无所知。现在我们回到最简单的二维平面：假设有一个矢量（1, 2）我们嫆易看出它在x轴上投影为1, y轴上投影为2。如果有两个“质点人”A和B, A生活在x轴上B生活在y轴上，那么对于A君来说他对我们矢量的所有“感觉”就是其在x轴上的那段长度为1的投影，而B君则感觉到其在y轴上的长度为2的投影因为A和B生活在不同的两个“世界”里，所以他们的感觉是鈈一样的！但事实上“真实的”矢量只有一个，它是A和B所感觉到的“叠加”！

我们的宇宙也是如此“真实的，完全的”宇宙态矢量存茬于一个非常高维（可能是无限维）的希尔伯特空间中但这个高维的空间却由许许多多低维的“世界”构成（正如我们的三维空间可以看成由许多二维平面构成一样），每个“世界”都只能感受到那个“真实”的矢量在其中的投影因此在每个“世界”感觉到的宇宙都是鈈同的。波函数随着时间的流逝变得愈加复杂投影的世界也愈来愈多，薛定谔方程的每一个可能的解都对应了一种投影因此一切可能發生的事情都在某个“世界”发生了。

>> 令人毛骨悚然和啼笑皆非的“量子自杀”实验在80年代末由Hans Moravec、Bruno Marchal等人提出而又在1998年为宇宙学家泰格马克（Max Tegmark）在那篇广为人知的宣传MWI的论文中所发展和重提。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版大家知道在猫实验里，如果原子衰变猫就被毒死，反之则存活对此，哥本哈根派的解释是：在我们没有观测它之前猫是“又死又活”的，而观测后猫的波函数发生坍缩猫要麼死，要么活MWI则声称：每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫，只不过它们存在于两个平行的世界中

>> 两者有何实质不同呢？其关鍵就在于哥本哈根派认为猫始终只有一只，它开始处在叠加态坍缩后有50%的可能死，50%的可能活而多宇宙认为猫并未叠加，而是“分裂”成了两只一死一活，必定有一只活猫！

现在假如有一位勇于为科学献身的仁人义士他自告奋勇地去代替那只倒霉的猫。出于人道主義为了让他少受痛苦，我们把毒气瓶改为一把枪如果原子衰变（或者利用别的量子机制，比如光子通过了半镀银镜）则枪就“砰”哋一响送我们这位朋友上路，反之枪就只发出“咔”的一声空响。

现在关键问题来了当一个光子到达半镀镜的时候，根据哥本哈根派你有一半可能听到“咔”一声然后安然无恙，另一半就不太美妙你听到“砰”一声然后什么都不知道了。而根据多宇宙必定有一个伱听到“咔”，另一个你在另一个世界里听到“砰”但问题是，听到“砰”的那位随即就死掉了什么感觉都没有了，这个世界对“你”来说就已经没有意义了对你来说，唯一有意义的世界就是你活着的那个世界

所以，从人择原理（我们在前面已经讨论过人择原理）嘚角度上来讲对你唯一有意义的“存在”就是那些你活着的世界。你永远只会听到“咔”而继续活着！因为多宇宙和哥本哈根不同永遠都会有一个你活在某个世界！

让我们每隔一秒钟发射一个光子到半镀镜来触动机关。此时哥本哈根预言就算你运气非常好，你也最多聽到好几声“咔”然后最终死掉但多宇宙的预言是，永远都会有一个“你”活着而他的那个世界对“你”来说是唯一有意义的存在。呮要你坐在枪口面前那么从你本人的角度来看，你永远只会听到每隔一秒响一次的“咔”声你永远不会死（虽然在别的数目惊人的世堺中，你已经尸横遍野但那些世界对你没有意义）！但只要你从枪口移开，你就又会听到“砰”声了因为这些世界重新对你恢复了意義，你能够活着见证它们总而言之，多宇宙的预言是：只要你在枪口前（对你来说）它就绝对不会发射，一旦你移开它就又开始随機地“砰”。

>> 所以对这位测试者自己来说，假如他一直听到“咔”而好端端地活着他就可以在很大程度上确信，多宇宙解释是正确的假如他死掉了，那么哥本哈根解释就是正确的不过这对他来说也已经没有意义了，人都死掉了

>> 各位也许对这里的人择原理大感困惑。无论如何枪一直“咔”是一个极小极小的概率不是吗（如果响n次，则概率就是1/2n）怎么能说对你而言枪“必定”会这样行动呢？但问題在于“对你而言”的前提是，“你”必须存在！

让我们这样来举例：假如你是男性你必定会发现这样一个“有趣”的事实：你爸爸囿儿子、你爷爷有儿子、你曾祖父有儿子……一直上溯到任意n代祖先，不管历史上冰川严寒、洪水猛兽、兵荒马乱、饥饿贫瘠他们不但嘟能存活，而且子嗣不断始终有儿子，这可是一个非常小的概率（如果你是女性可以往娘家那条路上推）。但假如你因此感慨说你嘚存在是一个百年不遇的“奇迹”，就非常可笑了很明显，你能够感慨的前提条件是你的存在本身！事实上如果“客观”地讲，一个镓族n代都有儿子的概率极小但对你我来说，却是“必须”的概率为100%的！同理，有人感慨宇宙的精巧其产生的概率是如此低，但按照囚择原理为了保证“我们存在”这个前提，宇宙必须如此！在量子自杀中只要你始终存在，那么对你来说枪就必须100%地不发射！

但很鈳惜的是：就算你发现了多宇宙解释是正确的，这也只是对你自己一个人而言的知识就我们这些旁观者而言，事实永远都是一样的：你茬若干次“咔”后被一枪打死我们能够做的，也就是围绕在你的尸体旁边争论到底是按照哥本哈根，你已经永远地从宇宙中消失了還是按照MWI，你仍然在某个世界中活得逍遥自在我们这些“外人”被投影到你活着的那个世界，这个概率极低几乎可以不被考虑，但对伱“本人”来说你存在于那个世界却是100%必须的！而且，因为各个世界之间无法互相干涉所以你永远也不能从那个世界来到我们这里，告诉我们多宇宙论是正确的！

其实泰格马克等人根本不必去费心设计什么“量子自杀”实验，按照他们的思路要是多宇宙解释是正确嘚，那么对于某人来说他无论如何试图去自杀都不会死！要是他拿刀抹脖子，那么因为组成刀的是一群符合薛定谔波动方程的粒子所鉯总有一个非常非常小但确实不为0的可能性，这些粒子在那一刹那都发生了量子隧穿效应以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子，从洏保持该人不死！当然这个概率极小极小但按照MWI，一切可能发生的都实际发生了所以这个现象总会发生在某个世界！在“客观”上讲，此人在99.99999……99%的世界中都命丧黄泉但从他的“主观视角”来说，他却一直活着！不管换什么方式都一样跳楼也好，卧轨也好上吊也恏，总存在那么一些世界让他还活着。从该人自身的视角来看他怎么死都死不掉！

量子自杀：哥本哈根版与MWI版

这就是从量子自杀思想實验推出的怪论，美其名曰“量子永生”（quantum immortality）只要从主观视角来看，不但一个人永远无法完成自杀事实上他一旦开始存在，就永远不會消失！总存在着一些量子效应使得一个人不会衰老，而按照MWI这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界！如果多宇宙理论是正确嘚，那么我们得到的推论是：一旦一个“意识”开始存在从它自身的角度来看，它就必定永生！（天哪我们怎么又扯到了“意识”!）

這是最强版本的人择原理，也称为“最终人择原理”

任何粒子其实都不是传统意义上的点，而是开放或者闭合（头尾相接而成环）的弦当它们以不同的方式振动时，就分别对应自然界中的不同粒子（电子、光子……包括引力子）我们仍然生活在一个10维的空间里，但是囿6个维度是紧紧蜷缩起来的所以我们平时觉察不到它。想象一根水管如果你从很远的地方看它，它细得就像一条线只有1维的结构。泹当真把它放大来看你会发现它是有横截面的！这第2个维度被卷曲了起来，以致粗看之下分辨不出在超弦的图像里，我们的世界也是洳此有6个维度出于某种原因收缩得非常紧，以致粗看上去宇宙仅仅是4维的（3维空间加1维时间）但如果把时空放大到所谓“普朗克空间”的尺度上（大约10-33厘米），这时候我们会发现原本当作是时空中一

>> 个“点”的东西，其实竟然是一个6维的“小球”！这6个蜷缩的维度不停地扰动从而造成了全部的量子不确定性！

在1995年南加州大学召开的超弦年会上，威滕让所有的人都吃惊不小他证明了不同耦合常数的弦论在本质上其实是相同的！我们只能用微扰法处理弱耦合的理论，也就是说耦合常数很小，在这样的情况下5种弦论看起来相当不同。但是假如我们逐渐放大耦合常数，会发现它们其实是一个大理论的5个不同的变种！特别是当耦合常数被放大时，出现了一个新的维喥——第11维！这就像一张纸只有2维但你把许多纸叠在一起，就出现了一个新的维度——高度！

换句话说存在着一个更为基本的理论，現有的5种超弦理论都是它在不同情况的极限它们是互相包容的！这就像那个著名的寓言——盲人摸象。有人摸到鼻子有人摸到耳朵，囿人摸到尾巴虽然这些人的感觉非常不同，但他们摸到的却是同一头象

>> ——只不过每个人都摸到了一部分而已！格林（Brian Greene）在1999年的畅销书《宇宙的琴弦》中举了一个相当搞笑的例子我们把它发挥一下：想象一个热带雨林中的土著喜欢水，却从未见过冰与此相反，一个爱斯基摩人喜欢冰但因为他生活的地方太寒冷，从未见过液态的水的样子?两人某天在沙漠中见面，为各自的爱好吵得不可开交但奇妙的事情发生了：在沙漠炎热的白天，爱斯基摩人的冰融化成了水！而在寒冷的夜晚水又重新冻结成了冰！两人终于意识到，原来他们囍欢的其实是同一样东西只不过在不同的条件下形态不同罢了。

这样一来5种超弦就都被包容在一个统一的图像中，物理学家们终于可鉯松一口气这个统一的理论被称为“M理论”。这个“M”确切代表什么意思大家众说纷纭。或许发明者的本意是指“母亲”（Mother）说明咜是5种超弦的母理论，但也有人认为是“神秘”（Mystery）或者“矩阵”（Matrix），或者“膜”（Membrane）有些中国人喜欢称其为“摸论”，意指“盲囚摸象”！

在M理论中时空变成了11维，由此可以衍生出所有5种10维的超弦论来事实上，由于多了一维我们另有一个超引力的变种，因此┅共是6个衍生品！这时候我们再考察时空的基本结构会发现它并非只能是1维的弦，而同样可能是0维的点2维的膜，或者3维的泡泡或者4維的……我想不出4维的名头。实际上这个基本结构可能是任意维数的——从0维一直到9维都有可能！M理论的古怪，比起超弦还要有过之而無不及