——薛定諤的貓還被困在盒子里,愛因斯坦的老鼠卻在偷偷觀察宇宙
當一只老鼠看著世界,世界就變得確定了?
1954年4月14日,那個白發亂翹、舌頭伸出來的天才老頭——阿爾伯特·愛因斯坦站在普林斯頓大學物理系的講臺上,發表了他生命中的收山之作。他對著那群天真的物理系學生們撂下一句驚世駭俗的話:
"量子力學雖然有效,但它的描述恐怕不完整,除非有只老鼠在看著它,否則這世界就是一團模糊不清的漿糊!"
等等,老鼠?不是貓嗎?薛定諤的貓都快被物理學家們念叨爛了,這位物理界的教父怎么突然換成了老鼠?
原來愛因斯坦在這里使用的是一個超級諷刺的比喻,他在抨擊當時物理學界普遍接受的"坍縮假設"——那個宣稱觀察行為會迫使原子粒子從"到處都是"變成"就在這里"的理論。
愛因斯坦覺得這簡直是無稽之談!什么?科學家看一眼,宇宙就乖乖聽話?這不就跟說"除非有只老鼠在監視,否則世界就會變得一團糟"一樣荒謬嗎?
更令人啼笑皆非的是,這種"坍縮"機制與量子力學的基本規則——薛定諤方程完全相悖。這就好比物理學家們一邊用一只手寫下精確的數學公式,一邊用另一只手隨意涂改結果"哎呀,這看起來太怪了,我們就說它坍縮了吧!"
一個二年級研究生的驚天發現
誰能想到,坐在講堂里的一個二年級研究生休·埃弗雷特三世,居然敢于向這種荒謬宣戰?
這位學術界的"愣頭青"在博士論文中提出了一個駭人聽聞的想法:別再編造這些莫名其妙的"坍縮"了,讓我們把整個宇宙都視為完全的量子力學系統吧!
埃弗雷特的解決方案簡直是優雅至極,又簡單粗暴:宇宙就是一個遵循薛定諤方程的巨大量子疊加態。不需要什么特殊的坍縮機制,不需要觀察者的魔法視線,一切都是確定的——只不過是在一個超級龐大的疊加狀態中確定的。
簡單來說,埃弗雷特告訴世人:"嘿,別再自作多情了!你的觀察并沒有什么特殊魔力,你只是被卷入了這場量子游戲中,成了疊加態的一部分!"
德維特的科幻小說版本
故事到這里還不夠勁爆。
1970年9月,一個名叫布萊斯·德維特的宇宙學家決定給埃弗雷特的理論來個"好萊塢改編版"。他在《今日物理學》雜志上發表文章,故意用夸張的語言描述埃弗雷特的理論:
"宇宙不斷分裂成數量驚人的分支!每顆恒星、每個星系、宇宙每個角落發生的每一次量子躍遷,都在將我們的世界分裂成無數個副本!"
聽起來就像是某個科幻小說的情節,"多元宇宙"這個概念從此成為科幻迷的最愛,也成為物理學界的熱門話題。
但問題是,這根本不是埃弗雷特原本的意思!
埃弗雷特:我可沒那么浪漫
如果埃弗雷特能看到德維特的描述,他可能會翻個白眼說:"伙計,你是在寫科幻小說嗎?"因為埃弗雷特壓根就不是什么浪漫的形而上學家,他是個徹頭徹尾的經驗主義者。
加州大學歐文分校的哲學家Jeffrey A. Barrett指出,埃弗雷特的論點其實非常樸實無華:普通量子理論已經足夠解釋我們的觀察結果,根本不需要什么"坍縮"。
原因很簡單,觀察者本身也是量子的!
想想看:當一只量子老鼠觀察一個處于疊加態的原子時,老鼠自己的波函數也會分裂,直到它連接到原子的每一個可能位置。
如果原子同時存在于100個位置,那么與之交互的老鼠也會同時存在于100個狀態,每個狀態都記得在某個特定位置找到了原子。
埃弗雷特自己的描述就像是一個冷靜的科學家:
"受觀察影響的系統與其說是觀察者,不如說是與系統相關的觀察者……從目前的觀點來看,疊加的所有元素都是同樣'真實'的"。
沒有什么坍縮,沒有什么魔法選擇,只有冰冷的數學描述和波函數的分裂。埃弗雷特對"多世界"的理解,僅僅是數學疊加中的不同項而已。
他并不是真的相信有無數個平行宇宙存在于某個地方!
科學的界限與哲學的困境
埃弗雷特在論文中寫道:
"一旦我們承認任何物理理論本質上只是經驗世界的一個模型,我們就必須放棄所有希望找到像'正確理論'這樣的東西。沒有什么可以阻止任何數量的完全不同的模型與經驗相一致(即全部'正確')。"
這話聽起來像是從一個看破紅塵的禪師口中說出來的,但它確實反映了埃弗雷特的核心思想:科學理論只是模型,而不是絕對真理的宣言。不確定性并非理論的缺陷,而是反映了我們知識的局限性。
當然,埃弗雷特也承認他的解釋帶來了一些"哲學含義有些令人不安"的后果,比如我們必須"放棄觀察者獨特性的概念"。用他的話說:"在這一點上,我們遇到了語言困難。"
這是非常委婉的說法,相當于說:"這玩意兒太瘋狂了,我們的語言都無法準確描述它!"
老鼠跑哪去了?
故事的結局有點令人唏噓。1957年發表那篇驚世駭俗的論文后,埃弗雷特竟然完全放棄了量子力學研究!他轉而為五角大樓設計絕密武器系統,最終在1982年因心臟病發作去世。
至于愛因斯坦的老鼠?它的命運至今仍是個謎。
或許在某個量子疊加態中,這只老鼠正觀察著我們,使我們的世界變得確定;而在另一個疊加態中,它已經逃之夭夭,留下一個永遠模糊不清的宇宙。
也許最諷刺的是,盡管埃弗雷特拋棄了量子力學,但他的理論卻在物理學界產生了裂變式的影響。各種各樣的物理學家以截然不同的方式解釋了他的形式主義:多世界、多思想、不連貫的歷史、關系量子力學……就像量子態本身一樣,埃弗雷特的理論也被疊加成了無數種不同的解釋。
但他那核心的洞見,即接受無情的量子力學線性邏輯,在半個多世紀以來,依然保持著它的魔力和力量。
就像那只神秘的老鼠一樣,雖然看不見摸不著,卻似乎無處不在。
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