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猫悖论还有另外两种解释,这两种解释把我们带入到所有学科的最神秘地带:上帝和多元宇宙。
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1967年,量子力学和原子弹的奠基人,诺贝尔奖获得者尤金·维格纳(Eugene Wigner)提出了对猫问题的第二种解释。他说,只有一个有意识的人所进行的观察能够坍塌波函数。但是,又是谁来决定这个人存在呢?我们不能把观察者与观察对象区分开,所以这个人可能也是既活着又死去。换句话说,必须有一个新的波函数,能够将猫和观察者都纳入其中。要确定一个观察者活着,那就需要第二个观察者对其进行观察。这第二个观察者被称为“维格纳的朋友”,这个人对第一个观察者的观察是必要的,这样所有的波才能坍塌。但我们怎样确定第二个观察者也活着呢?需要把他纳入更大的波函数才能确定,这一切可以无限地持续下去。由于我们需要无限多个“朋友”来坍塌之前的波函数,从而确定他们都活着,这就意味着存在某种形式的“宇宙意识”,或者说,上帝。
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维格纳总结道:“如果不提及意识,就不可能得出完全相容的(量子理论)定律。”在他生命的最后时刻,他甚至对印度教中的吠檀多哲学发生了兴趣。
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在这种理论中,上帝或者某种永恒的意识观察我们所有人,使我们的波函数坍塌,这样我们就能确定自己活着。这种解释带来与哥本哈根解释相同的物理效果,所以它无法被反证。但这就意味着意识是宇宙中的基本实体,处于比原子还要基本的地位。物质世界可能不断变化,而意识总是一种定义性的元素,即意识在某种意义上创造了真实。我们周围原子的存在本身取决于我们能够看到它们、触摸它们。
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(现在,有必要注意到,一些人认为因为意识决定存在,所以意识可以控制存在,也许用冥想的方式就能做到。他们认为,我们可以按自己的愿望创造真实世界。这种想法虽然听起来很有诱惑力,但却与量子力学相悖。在量子物理中,意识进行观察,从而决定真实世界的状态,但意识并不能事先选择出哪种真实状态会真的存在。量子力学只能确定某一种状态的可能性,我们并不能任意地改变事实。例如,赌博时,可以从数学上算出得到一副同花顺的概率,但这并不意味着你能用某种方式控制牌面而得到同花顺。我们不能选择宇宙,这与我们无法控制盒子里的这只猫是生或是死一样。)
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心灵的未来 多元宇宙
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解决这个悖论的第三种方法是埃弗里特解释,或称多重世界解释。这个解释由休·埃弗里特(Hugh Everett)在1957年提出。这是所有理论中最奇怪的一个,它认为宇宙不停地分裂为包含多个宇宙的多元宇宙。在其中一个宇宙中,我们有一只死猫。在另外一个宇宙中,我们有一只活猫。可以这样总结这种解释:波函数不会坍塌,它们只是分裂开。埃弗里特多重世界理论与哥本哈根解释的不同之处仅在于它放弃了最后的假设,即波函数的坍塌。在某种意义上,这是对量子力学最简单的表述,但也是最令人不安的一种表述。
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第三种解释有着深刻的含义。它意味着所有可能的宇宙都可能存在,即使那些很奇异的、看起来非常不可能的宇宙也会存在。(不过,宇宙越是奇异,它出现的概率就越低。)
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这意味着在我们的宇宙中去世的人,在另外一个宇宙中还活着。而这些人会坚持说自己的宇宙才是真实的,而我们的宇宙(在这里他们都去世了)是假的。如果这些死人的“鬼魂”仍生活在某处,那为什么我们不会遇到他们呢?为什么我们不能与这些平行的世界发生联系?(虽然听起来很奇怪,但在这种解释中,猫王埃尔维斯仍然活在某个宇宙中。)
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另外,在这些宇宙中,有的会死寂一片,没有任何生命,但另外一些会与我们的宇宙几乎完全相同,仅在某个关键点上表现出差异。比如单根宇宙射线碰撞这种微小的量子事件。如果这条宇宙射线穿过了阿道夫·希特勒的妈妈身体,造成还是胎儿的希特勒流产,会怎么样呢?因此,一个微小的量子事件,单根宇宙射线的碰撞,就能把宇宙分成两个。在一个宇宙中,第二次世界大战从未发生,也没有6000万人随之丧生。而在另一个宇宙中,我们仍会遭受第二次世界大战的苦难。这两个宇宙的发展会非常不同,但它们分道扬镳是由一个微小的量子事件开始的。
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科幻小说作家菲利普·K.迪克(Philip K.Dick)在其小说《高塔中的人》(The Man in the High Tower)中谈到了这个现象,其中平行宇宙因单个事件开启:子弹射向富兰克林·罗斯福,他被刺客杀害。这个关键事件意味着美国没有为第二次世界大战做好准备,纳粹和日本取得胜利,最终把美国一分为二。
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但子弹是射出,还是哑火,取决于火药是否被微小的火花引燃,而这又取决于有关电子运动的复杂分子反应。所以,也许火药的量子波动可能会决定枪是否射出子弹,而这又决定了是盟军还是纳粹取得了第二次世界大战的胜利。
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所以,量子世界和宏观世界之间并没有一道“墙”分隔开。量子理论的奇异属性会渗透到我们的“常识”世界。波函数不会坍塌,它们不停地分裂,形成平行的真实世界,而这个过程不会停止。微观世界中的悖论(即,同时死去和活着,同一时刻出现在两个地方,在另外某个地方消失和再现)现在也出现在我们的世界中了。
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但如果波函数持续分裂,在此过程中创造出全新的宇宙,那么为什么我们不能进入这些宇宙呢?
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诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)用在卧室里听收音机来形容这种现象。有成百上千条无线电波从世界各处传到你的房间,但你的收音机只调在一个频率上。换言之,你的收音机被“消相干”,无法接收其他电台。(相干性是指所有波发生完全统一的振动,比如激光。消相干性是指这些波不再协调,无法统一振动。)其他频率仍然存在,但你的收音机无法接收到这些信号,因为它们的振动频率与我们的不再相同。它们发生解耦,也就是说,它们与我们“消相干”了。
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同样,随着时间的推移,死猫和活猫的波动函数也会发生消相干。这里的含义令人惊愕。我们可能与恐龙、海盗、来自太空的外星人以及怪物共处一室,但幸运的是,我们并没有意识到这些来自量子空间中的奇怪居民的存在,因为我们的原子已经无法与它们发生统一振动了。这些平行宇宙并非存在于某种遥远的想象空间,它们就在我们的卧室中。
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进入这样一个平行世界的过程被称作“量子跃迁”或“漂移”,是科幻小说最喜欢用的手法。要进入平行宇宙,我们需要进行量子跃迁。(甚至有一部叫《漂移者》(Sliders)的电视剧,剧中人可以从平行宇宙滑进滑出。电视剧的开头中有一个年轻人在读书,他读的《超时空》(Hyperspace)也是我的最爱,但我自己与这部电视剧中的物理学没什么关系。)
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事实上,在宇宙之间进行这样的跃迁可没有这么简单。其中有一个问题我们经常拿来考问自己的博士生:计算从一堵砖墙穿过,安全落在另一边的概率。结果会让人冷静下来。我们要从一堵砖墙穿过或滑过,要等上比宇宙寿命还长的时间。
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心灵的未来 照照镜子
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当我在照镜子时看到的我,并不是真正的我。第一,我看到的是大约十亿分之一秒以前的自己,这是光从我的脸上传出,到达镜子,然后再进入我的眼睛的时间。第二,我看到的影像事实上是几十亿个波函数的平均效果。这个平均效果当然与我的真正形象相似,但这并非毫无偏差。在我周围有多个我自己的影像向所有方向发散。我被不同的宇宙包围着,不断分成不同的世界,而在这些世界之间滑移的概率如此之微小,因此牛顿力学似乎是正确的。
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此时,有人会说:为什么科学家不进行一个实验来确定哪一种解释有效?如果我们用一个电子做这个实验,这三个解释都会给出相同的结果。这样,三个解释就都是量子力学中严肃可行的解释,底层的量子理论是同一个。不同之处在于,我们如何解释这些结果。
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