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1700961844 然而,虽然MWI也算可以自圆其说,但无论如何,现实中存在着许多个“世界”,这在一般人听起来也实在太古怪了。哪怕是出于哲学上的雅致理由(特别是奥卡姆剃刀),人们也觉得应当对MWI采取小心的态度:这种为了小小电子动辄把整个宇宙拉下水的做法不大值得欣赏。但在宇宙学家眼中,MWI却是很流行和广受欢迎的观点。特别是它不要求“观测者”的特殊地位,而把宇宙的历史和进化归结到它本身上去,这使得饱受哥本哈根解释,还有参与性模型诅咒之苦的宇宙学家们感到异常窝心。大致来说,搞量子引力(比如超弦)和搞宇宙论等专业的物理学家比较青睐MWI,而如果把范围扩大到一般的“科学家”中去,则认为其怪异不可接受的比例就大大增加。在多世界的支持者中,据说有我们熟悉的费曼、温伯格、霍金,还有人把夸克模型的建立者,1969年诺贝尔物理奖得主盖尔曼也计入其中,不过作为量子论“退相干历史”(decoherent history)解释的创建人之一,我们还是把他留到史话相应的章节中去讲,虽然这种解释实际上可以看作MWI的加强版。
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1700961846 对MWI表示直接反对的,著名的有贝尔、斯特恩(Stein)、肯特(Adrian Kent)、彭罗斯等。其中有些人比如彭罗斯也是搞引力的,可以算是非常独特了。
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1700961848 但对于我们史话的读者来说,先不管MWI古怪与否,有谁支持或反对,当哥本哈根和多宇宙各执一词的时候,我们局外人又有什么办法去分辨谁对谁错呢?宇宙的秘密只有一个答案不是吗?真理是唯一的不是吗?那我们就必须用实践把那些错误的说法排除掉,这也就是科学的精神啊。根据波普尔的看法,如果一个理论不能“被证伪”的话,它的科学性也就很值得商榷了。现在,大家请做好心理准备,我们这就来做一个疯狂的“量子自杀”实验,来看看MWI和哥本哈根究竟谁才能笑到最后。
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1700961850 饭后闲话:证伪和证实
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1700961852 我们的史话讲到现在,始终是围绕着“科学”而展开的。然而,究竟什么样的理论才是科学?什么又不是科学?它们之间的界线应该怎样划分?这在科学哲学界却是一个争吵不休的话题。20世纪60年代,有一位名叫卡尔·波普尔(Karl Popper)的哲学家提出这样一种意见,就是一个“科学”的命题必须“可证伪”,也就是它必须“有可能”被证明是错误的。比如,“所有的乌鸦都是黑的”,那么,你只要找到一只不是黑色的乌鸦,就可以证明这个命题的错误,因此,这个命题在科学性上没有问题。
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1700961854 为什么必须可证伪呢?因为对于科学理论来说,“证实”几乎是不可能的。比如我说“宇宙的规律是F=ma”,这里说的是一种普遍性,而你如何去证实它呢?除非你观察遍了自古至今,宇宙每一个角落的现象,发现无一例外,你才算“证实”了这个命题。但即使这样,你也无法保证在将来的每一天,这条规律仍然都起作用。所以说,想要彻底“证实”这个公式,根本就是一个不可能的任务。事实上,自休谟以来,人们早就承认,单靠有限的个例,哪怕再多,也不能构成证实的基础。因此,我们只好退而求其次,以这样的态度来对待科学:只要一个理论能够被证明为“错”但还未被证明“错”,我们就暂时接受它是可靠的、正确的。当然,这个理论也必须随时积极地面对证伪,这也就是为什么科学总是在自我否定中不断完善。
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1700961856 证伪主义一度在思想界非常流行,但不久后,就有人提出了反驳意见。他们也提出一个有意思的观点,就是严格来说,如果非要钻牛角尖的话,其实“证伪”和“证实”一样,在实践中也是不可能完成的任务。换句话说,根本没有理论能够100%地被证伪。
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1700961858 为什么呢?因为如果你发现某个事实和理论不符,你总是可以不断地提出各种假设,保持理论不被推翻。比如你听说有人发现了白色的乌鸦,那么“乌鸦都是黑的”就被证伪了吗?但只要你愿意,你大可声称这个消息其实是无根据的流言,不可轻信。哪怕这只乌鸦就放在你眼前,你还是可以继续提出假设,你可以认为这只乌鸦本来是黑色的,只不过被人涂成了白色。或者你可以声称这其实不是乌鸦,而是别的鸟冒充的。总而言之,就跟在网络上吵架一样,只要你愿意不断地“撒泼打滚”,就没有人能够证伪你的理论。
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1700961860 而有趣的是,在真正的科学史上,往往还都是这种“撒泼打滚”的情况居多。比如说,人们发现天王星的运动不符合牛顿理论。那么,牛顿理论从此被证伪了吗?显然没有,科学家们首先想到的是提出新的假设:可能有一颗新的行星尚未发现。于是顺藤摸瓜,发现了海王星。而海王星还是不符合理论,怎么办?于是又提出新的假设,发现了冥王星。随后,人们发现,水星的运动也不符合预期,这在今天看来,可谓“证伪”牛顿理论最有力的证据。但在当年,科学家们压根儿就不会这么想,他们习惯性地假设,太阳对面有一颗未知的行星,影响了水星的运动轨迹。甚至连这颗行星的名字都给想好了,叫作“瓦尔肯星”(没错,这个名字后来被用到了《星际迷航》里)。
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1700961862 因此,单凭列举“反面证据”,根本就不可能证伪牛顿理论。事实上,如果仔细考察科学史,我们就会发现,几乎没有任何理论是因为“被证伪”而倒台的,它们退出历史舞台,几乎只有一个理由,就是出现了一个更好、假设更少、更合理的新理论。正如我们在本篇史话中看到的那样,如果没有新的量子论出台,老的玻尔理论即便有一万个现象无法解释,即使打上一万个补丁,也仍然占据着物理界的主流地位。而牛顿理论之所以在今天被相对论取代,也并不是因为它“被证伪”了。从某种程度上说,只要你愿意提出各种奇葩的附加假设,你大可宣称牛顿力学至今仍是成立的。然而,绝大多数科学家都觉得,为了解释世间万物,相对论所用到的假设要少得多,也合理得多,因此他们“更乐意”运用相对论而已。
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1700961864 但是,有人可能要郁闷了:如果说证实也不可能,证伪也不可能,那么科学到底有什么意义呢?关于这个话题,我们到下一篇再接着聊。
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1700961866 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958647]
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1700961869 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,猫要么死,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。
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1700961871 两者有何实质不同呢?其关键就在于,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!
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1700961873 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。出于人道主义,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”地一响送我们这位朋友上路,反之,枪就只发出“咔”的一声空响。
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1700961875 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,必定有一个你听到“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。
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1700961877 所以,从人择原理(我们在前面已经讨论过人择原理)的角度上来讲,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,永远都会有一个你活在某个世界!
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1700961879 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,你也最多听到好几声“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。只要你坐在枪口面前,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界中,你已经尸横遍野,但那些世界对你没有意义)!
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1700961881 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义,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,它就又开始随机地“砰”。
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1700961883 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。
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1700961885 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?但问题在于,“对你而言”的前提是,“你”必须存在!
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1700961887 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:你爸爸有儿子、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,他们不但都能存活,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,你的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,一个家族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,但按照人择原理,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!
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1700961889 但很可惜的是: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:你在若干次“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,还是按照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,但对你“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!
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1700961891 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的,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,所以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,从而保持该人不死!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,上吊也好,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!
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