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●随机数生成器必须是量子的,而不是经典的(也就是说,不能是决定性的),这样你才能真正进入“死去”和“活着”两种状态的量子叠加态。
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●它杀死你(或者至少是让你失去意识)的时间非常快,快于你能意识到量子测量结果的时间——否则,将在一两秒钟内出现一个因确知自己即将死去而非常不高兴的你,这会毁掉整个实验。
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●它必须能真的杀死你,而不只是让你受伤。
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大多数意外情况和普遍的死因显然都不能同时满足这三个条件,这意味着你在主观上并不能感觉到永生。比如,让我们先来看看第二个条件,在一般情况下,死亡的过程并不是突然发生的,而是一个逐渐丧失自我意识的过程。而“量子自杀”之所以能运作,正是因为它触发了一个突然的转变。我想,当我年老以后,我的脑细胞会逐渐衰亡(说真的,现在已经开始了),所以,尽管我会一直拥有自我意识,但自我意识却会一直衰减,变得越来越少。这会让我死亡的最后阶段显得虎头蛇尾,就像一只阿米巴原虫的死亡一样。
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第三个条件限制了你在实际操作“量子自杀”实验时的时间必须很快,以免有什么偶然事件救了你的命。比如,我居住的小区平均每几年就会经历一次供电故障,相当于每隔108≈227秒发生一次。这意味着,如果我的量子机关枪不是用电池供电,而是采用插座的交流电,并且我在超过27秒后还活着,那么,这把枪很可能已经因供电故障而失效。因为在我还活着的平行宇宙中,机关枪失效的宇宙数量将多于机关枪运行良好的宇宙数量。我等待的时间越长,就可能遇到越古怪的偶然事件。比如,如若不是出故障(如断电),那么68秒后,我应当预计我还活着的原因是因为机关枪被陨石砸中了……道格拉斯·亚当斯的科幻讽刺小说《银河系漫游指南》中有一个“无限非概率驱动”,可以让你经历极度不可能发生的事情。尽管这样的装置一听就是科幻作品中才会出现的玩意儿,但量子机关枪运行起来就很像一台这样的设备!
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我觉得第一个条件十分有趣。假设你的自杀装置并不依赖量子随机性,而是遵循某种类似扔硬币的规律,也就是说,理论上,你能预测结果是正面朝上还是反面朝上,只不过在实际操作中,由于你不清楚硬币的初始运动状态,也没有进行数学运算,所以你不知道具体结果如何。如果是这样,那么,如果实验开始时你只有一个平行宇宙,那一秒后你也只有一个平行宇宙——在其中,你可能已经死了,或者依然活着,这取决于硬币的初始位置和运动状态,所以你主观上并不会感觉到永生。
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不过,如果第5章中所讲的第一层多重宇宙是真的,结果会怎样呢?如果是这样,实验开始时,你不止有一个平行宇宙,而是有无数多个,每个平行宇宙中的你的心理状态在主观上都毫无差别,只有硬币的初始位置和速度有一丁点儿无法察觉的细微差异。一秒钟后,在一半的平行宇宙中,你死去了。然而,不管实验重复多少次,总有一些平行宇宙中,你没有中枪,依然坚强地活着。也就是说,这种令人毛骨悚然的随机自杀实验不仅能揭示出第三层(量子)平行宇宙的存在,还能揭示出更一般的平行宇宙。
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我知道,这听起来实在太像狂人呓语。我得说:“请勿在家自行尝试”。此外,我将在第10章中解释,我现在已经确信,不管是“量子自杀”还是量子永生都是不可能的,因为它们都严格依赖于某种我认为自然界中不存在的东西——无限可分的数学连续统。但是,谁又真的知道答案呢?在未来,天命之日来临的那一天,当你认为你的生命快要走到尽头了,请记住不要对自己说:“终于活到头了。”因为,也许你还没有活到头。你可能会亲自发现那个不能说的秘密——平行宇宙或许真的存在。
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多重宇宙统一了
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所有动物都是平等的,但是有一些动物比其他动物更为平等。
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乔治·奥威尔(George Orwell),《动物农庄》(Animal Farm,1945)
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有一个恼人的想法一直在我的脑海中挥之不去:第一层多重宇宙和第三层多重宇宙在某种程度上是一回事吗?它们是不是统一的,就像麦克斯韦将电和磁统一为电磁学,爱因斯坦将时间和空间统一为时空一样?
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一方面,它们的性质似乎大相径庭:第5章所说的第一层平行宇宙在三维空间中与我们相隔甚远,而本章所描述的第三层平行宇宙在三维空间内却与我们重叠,只有在波函数栖身的无限维度抽象空间——希尔伯特空间中才会分离。但从另一个角度看,第一层多重宇宙和第三层多重宇宙却有许多相同之处。贾米·加里加和亚历克斯·维兰金写的一篇论文中说,由宇宙暴胀创造出的第一层平行宇宙中所包含的所有事件序列,可能与埃弗雷特的量子平行宇宙中的事件完全相同。
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我也得出了同样的结论。图7-10说明了这种观点。如果一个量子事件引发了两个处于量子叠加态的事件,你的未来即将分裂成两个平行的量子分支,那么,在你意识之外的那个量子平行事件,不仅发生在另一个量子分支中,也会发生在你所在的这个量子分支中,只不过发生在距离极其遥远的空间里。
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除此之外,还有一个困扰我的人——安东尼·阿吉雷。阿吉雷是我最要好的朋友之一,我们的生活上有许多相似之处——我们都有两个年幼的儿子,都试图在工作和生活中找到平衡点,我们都着迷于宏大的问题。我们还一起创建了基本问题研究所(Foundational Questions Institute, http://fqxi.org/),这是一个慈善资助组织,专门资助那些被传统基金会所回避的、高风险、高回报的物理学研究。那么,他困扰我的问题是什么呢?“是否有一些平行宇宙真的比其他平行宇宙更平等呢?”他问道。
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图7-10 第一层平行宇宙和第三层平行宇宙的对比。第一层平行宇宙在空间里距离我们极其遥远,但某些第三层平行宇宙却就在此处,只不过量子事件将现实分裂成了不同的平行情节。然而,第三层平行宇宙并不会增加第一层和第二层平行宇宙之外的情节。
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阿吉雷之所以会问这个问题,是因为在前文,我对量子概率所进行的阐述都是基于同样的五五开概率,也就是说,两个量子分支出现的可能性均为50%(比如在量子扑克牌实验中,扑克牌倒下时正面朝上和正面朝下的概率都是50%)。在这个前提下,我的诠释严丝合缝,没有漏洞。然而,假如概率并不相同,那可就不好办了。比如,假如扑克牌一开始有轻微的倾斜,以至于概率(也就是波函数的平方)发生改变,使得正面朝上的概率变为2/3,背面朝下的概率变为1/3。但此时,图7-2并不会发生变化——4次试验后,依然有2×2×2×2=16种结果,其中最典型的情况依然是50%正面朝上,而非2/3正面朝上。
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埃弗雷特扭转了局面,他预测说,最多的那种情况将变成2/3,而非50%。他是如何做到的呢?埃弗雷特的方法是声称,其中一些结果在实际测量中存在的次数比其他结果更多。具体地说,对存在的测量结果可用波函数的平方来计算。这十分奏效。从那时起,许多论文作者都意识到,波函数平方是一个好主意,但阿吉雷却让我认识到,这在埃弗雷特优雅的理论中是一个刺眼的瑕疵。人们经常问我是否相信埃弗雷特的平行宇宙是真实的,假如我回答“是的,但是……嗯……唔……其中一些比另一些更真实一些”,这听起来真的很逊。
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2008年3月,阿吉雷告诉我一个想法(一会儿我将详细解释),是他哈佛大学的教授大卫·雷泽尔(David Layzer)提出的一个可能的解决办法。我们在贝尔蒙特(Belmont)咖啡馆兴奋地讨论了两个小时,在餐巾纸上写满了数学符号[40],但还是徒劳无功。我们的数学过程总是不对劲,算不出结果。这个问题一直萦绕在我的心头。
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两年后,我又开始沉溺于这个问题。这一次,我发现了量子引力学理论家吉姆·哈特尔(Jim Hartle)写于1968年的一篇论文,我认为这篇文章里蕴藏着拼图的另一半。但是,2010年3月6日深夜,当我坐在位于温彻斯特的公寓里奋力演算时,我却无论如何也没法把两个谜一般的拼图拼在一起。沮丧至极,我决定出去,在镇上走走。令我惊讶的是,只在清冽的冬日空气中待了5分钟,我的脑子突然开窍了!我突然想出了一个一箭双雕的解决方法,既能统一第一层和第三层多重宇宙,又能理解不平等的概率问题。那天晚上,我一直工作到凌晨3点,第二天又花了整整一天的时间,一直处在一种狂喜和亢奋的状态中,那种感觉只有亲身经历过的人才能完全理解。我觉得,这是自19年前“重复发现”了退相干现象以来,我最兴奋的时刻之一。我完全停不下来,直到打印出一份4页的论文框架给阿吉雷看。
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图7-11中表达了我的关键想法。假设你在做前文介绍的量子扑克牌实验时,扑克牌的初始状态有轻微的倾斜,使得它倒下时正面朝上、并让你赢得100美元的概率为2/3。在经典学派的观念里(见图7-11中每个方框的最左边),实验开始时只有一个你。但根据波函数是否坍缩,实验结束时可能有一个或者两个版本的你——如果哥本哈根解释是正确的,那么只会随机产生一个确定的结果;如果埃弗雷特是正确的,则会产生两个平行宇宙,每个宇宙中包括一个你,其中一个你因赢钱而高兴,另一个因输钱而沮丧。
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现在,让我们假设第5章中提到的第一层多重宇宙是真实存在的——这也正是现代宇宙学的观点。这意味着,在空间中极其遥远的地方,有无数多个完全相同的你,身处无数多颗完全相同的行星上,正要开始做一个完全相同的实验,图7-11中用一排中性的面孔来表示。这些你以及你的实验器具都是由许许多多粒子组成的。在计算中,我把薛定谔方程运用在了描述所有这些粒子的波函数上。
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