當(dāng)所有的時(shí)間開(kāi)始變得規(guī)律以后,華楓開(kāi)始思考起平行宇宙對(duì)這次“末日浩劫的”的意義。
平行宇宙(paralleluniverses)是指從某個(gè)宇宙中分離出來(lái),與原宇宙平行存在著的既相似又不同的其他宇宙。
多元宇宙是一個(gè)理論上的無(wú)限個(gè)或有限個(gè)可能的宇宙的集合,包括了一切存在和可能存在的事物:所有的空間、時(shí)間、物質(zhì)、能量以及描述它們的物理定律和物理常數(shù)。多元宇宙所包含的各個(gè)宇宙被稱為平行宇宙。
在20世紀(jì)50年代,有的物理學(xué)家在觀察量子的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)每次觀察的量子狀態(tài)都不相同。而由于宇宙空間的所有物質(zhì)都是由量子組成,所以這些科學(xué)家推測(cè)既然每個(gè)量子都有不同的狀態(tài),那么宇宙也有可能并不只是一個(gè),而是由多個(gè)類(lèi)似的宇宙組成。平行宇宙概念的提出,得益于現(xiàn)代量子力學(xué)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
有學(xué)者描述平行宇宙時(shí)用了這樣的比喻,它們可能處于同一空間體系,但時(shí)間體系不同,就好像同在一條鐵路線上疾馳的先后兩列火車(chē);它們有可能處于同一時(shí)間體系,但空間體系不同,就好像同時(shí)行駛在立交橋上下兩層通道中的小汽車(chē)。
平行宇宙是指從某個(gè)宇宙中分離出來(lái),與原宇宙平行存在著的既相似又不同的其他宇宙。在這些宇宙中,也有和我們的宇宙以相同的條件誕生的宇宙,還有可能存在著和人類(lèi)居住的星球相同的、或是具有相同歷史的行星,也可能存在著跟人類(lèi)完全相同的人。同時(shí),在這些不同的宇宙里,事物的發(fā)展會(huì)有不同的結(jié)果:在我們的宇宙中已經(jīng)滅絕的物種在另一個(gè)宇宙中可能正在不斷進(jìn)化,生生不息。
相互平行的兩個(gè)宇宙,既不重合,也不相交,可謂“井水不犯河水”。雖然有時(shí)通過(guò)一些偶然的事件,兩個(gè)宇宙能相互感知對(duì)方的存在;但一般而言,仍是“雞犬之聲相聞,老死不相往來(lái)”。
有學(xué)者描述平行宇宙時(shí)用了這樣的比喻,它們可能處于同一空間體系,但時(shí)間體系不同,就好像同在一條鐵路線上疾馳的先后兩列火車(chē);它們有可能處于同一時(shí)間體系,但空間體系不同,就好像同時(shí)行駛在立交橋上下兩層通道中的小汽車(chē)。
平行宇宙的概念,最初并不是因?yàn)闀r(shí)間旅行悖論提出來(lái)的,它是來(lái)自量子力學(xué),因?yàn)榱孔恿W(xué)有一個(gè)不確定性,就是量子的不確定性。平行宇宙概念的提出,得益于現(xiàn)代量子力學(xué)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
哥本哈根解釋
從20世紀(jì)20年代起,許多物理學(xué)家都為量子力學(xué)提出了不同的“詮釋”,目的是為測(cè)量問(wèn)題提供一個(gè)可靠的解釋,并能讓人們理解波函數(shù)的坍縮。在量子力學(xué)中,微觀粒子的狀態(tài)用波函數(shù)(Wavefunction)來(lái)描述。當(dāng)微觀粒子處于某一狀態(tài)時(shí),它的力學(xué)量(如坐標(biāo)、動(dòng)量、角動(dòng)量、能量等)一般不具有確定的數(shù)值,而具有一系列可能值,每個(gè)可能值以一定的概率出現(xiàn)(宏觀物體處于某一狀態(tài)時(shí),它的力學(xué)量具有確定的數(shù)值)。也就是說(shuō),微觀粒子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性和概率性。波函數(shù)就能描述微觀粒子在空間分布的概率。
物理學(xué)中著名的“單電子雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)正是微觀粒子運(yùn)動(dòng)不確定性和隨機(jī)性的體現(xiàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,單電子通過(guò)雙縫后竟然發(fā)生了干涉。
在經(jīng)典力學(xué)看來(lái),電子在同一時(shí)刻只能通過(guò)一條縫,它不可能同時(shí)通過(guò)兩條縫并發(fā)生干涉;而根據(jù)量子力學(xué),電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是以波函數(shù)形式存在,電子有可能在同一時(shí)刻既通過(guò)這條狹縫,又通過(guò)那條狹縫,并發(fā)生干涉。
但是,當(dāng)科學(xué)家試圖通過(guò)儀器測(cè)定電子究竟通過(guò)了哪條縫時(shí),永遠(yuǎn)只會(huì)在其中的一處發(fā)現(xiàn)電子。兩個(gè)儀器也不會(huì)同時(shí)偵測(cè)到電子,電子每次只能通過(guò)一條狹縫。
這看起來(lái)好像是測(cè)量者的觀測(cè)行為改變了電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這種反常的現(xiàn)象又作何解釋呢,物理學(xué)家玻爾提出了著名的“哥本哈根解釋”:當(dāng)人們未觀測(cè)時(shí),電子在兩條縫位置都有存在的概率;但是,一旦被測(cè)量了,比如說(shuō)測(cè)得該電子在左縫位置,電子有了準(zhǔn)確的位置,它在該點(diǎn)的概率為1,其他點(diǎn)的概率為0。也就是說(shuō),該電子的波函數(shù)在被測(cè)量的瞬間“塌縮”到了該點(diǎn)。
玻爾把觀察者及其意識(shí)引入了量子力學(xué),使其與微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生聯(lián)系。但觀察者和“塌縮”的解釋并不十分清晰和令人信服,也受到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑。例如,塌縮是如何發(fā)生的,是在一瞬間就發(fā)生,還是要等到光子進(jìn)入人們的眼睛并在視網(wǎng)膜上激起電脈沖信號(hào)后才開(kāi)始。
多世界解釋:
那么,有沒(méi)有辦法繞過(guò)這所謂的“塌縮”和“觀測(cè)者”,從本應(yīng)研究客觀規(guī)律的物理學(xué)中剔除觀察者的主觀成分呢。
埃弗雷特由此提出了一個(gè)大膽的想法:如果波函數(shù)沒(méi)有“塌縮”,則它必定保持線性增加。也就是說(shuō),上述實(shí)驗(yàn)中電子即使再觀測(cè)后仍然處在左/右狹縫的疊加狀態(tài)。
埃弗雷特由此進(jìn)一步提出:人們的世界也是疊加的,當(dāng)電子穿過(guò)雙縫后,處于疊加態(tài)的不僅僅是電子,還包括整個(gè)的世界。也就是說(shuō),當(dāng)電子經(jīng)過(guò)雙縫后,出現(xiàn)了兩個(gè)疊加在一起的世界,在其中的一個(gè)世界里電子穿過(guò)了左邊的狹縫,而在另一個(gè)世界里,電子則通過(guò)了右邊的狹縫。
這樣,波函數(shù)就無(wú)需“塌縮”,去隨機(jī)選擇左還是右,因?yàn)樗憩F(xiàn)為兩個(gè)世界的疊加:生活在一個(gè)世界中的人們發(fā)現(xiàn)在他們那里電子通過(guò)了左邊的狹縫,而在另一個(gè)世界中,人們觀察到的電子則在右邊。
以“薛定諤的貓”來(lái)說(shuō),埃弗雷特指出兩只貓都是真實(shí)的。有一只活貓,有一只死貓,但它們位于不同的世界中。問(wèn)題并不在于盒子中的發(fā)射性原子是否衰變,而在于它既衰變又不衰變。當(dāng)觀測(cè)者向盒子里看時(shí),整個(gè)世界分.裂成它自己的兩個(gè)版本。這兩個(gè)版本在其余的各個(gè)方面是完全相同的。唯一的區(qū)別在于其中一個(gè)版本中,原子衰變了,貓死了;而在另一個(gè)版本中,原子沒(méi)有衰變,貓還活著。
前述所說(shuō)的“原子衰變了,貓死了;原子沒(méi)有衰變,貓還活著”這兩個(gè)世界將完全相互獨(dú)立平行地演變下去,就像兩個(gè)平行的世界一樣。量子過(guò)程造成了“兩個(gè)世界”,這就是埃弗雷特前衛(wèi)的“多世界解釋”。
這個(gè)解釋的優(yōu)點(diǎn)是:薛定諤方程始終成立,波函數(shù)從不塌縮,由此它簡(jiǎn)化了基本理論。它的問(wèn)題是:設(shè)想過(guò)于離奇,付出的代價(jià)是這些平行的世界全都是同樣真實(shí)的。這就難怪有人說(shuō):“在科學(xué)史上,多世界解釋無(wú)疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論?!?br/>
歷史發(fā)展中的思想雛形:
公元前5世紀(jì),德謨克利特就提出“無(wú)數(shù)世界”的概念,認(rèn)為“無(wú)數(shù)世界”是原子通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)形成的。他說(shuō):“原子在虛空中任意移動(dòng)著,而由于它們那種急劇、凌亂的運(yùn)動(dòng),就彼此碰撞了,并且,在彼此碰在一起時(shí),因?yàn)橛懈鞣N各樣的形狀,就彼此勾結(jié)起來(lái),這樣就形成了世界及其中的事物,或毋寧說(shuō)形成了無(wú)數(shù)世界?!?br/>
公元前1世紀(jì),盧克萊修指出,在我們這個(gè)“可見(jiàn)的世界”之外還存在著“其他的世界”,居住著“其他的人類(lèi)和野獸的種族?!?br/>
公元前4世紀(jì),伊壁鳩魯表述了世界多元性的思想:“存在著無(wú)限多個(gè)世界,它們有的像我們的世界,有的不像我們的世界?!薄霸谝磺惺澜缋?,都有我們這個(gè)世界里所見(jiàn)到的動(dòng)物、植物以及其他事物?!?br/>
1714年,萊布尼茨提出了他的“可能世界”的概念,設(shè)想在必然世界(可觀測(cè)的宇宙)范圍之外還存在著無(wú)窮多個(gè)“可能世界”。
他認(rèn)為世界由無(wú)限的單子組合而成,單子之間沒(méi)有因果關(guān)系,而是某種前定的和諧關(guān)系,單子雖然各自獨(dú)立,但它們之間有品極高低的差異。萊布尼茲把某個(gè)現(xiàn)實(shí)事件的出現(xiàn),例如,具體的人,闡釋為許多單子組合的結(jié)果,各種不同的組合的結(jié)果與單子中更勝一籌的單子的主導(dǎo)作用有關(guān)。這意味著世界可以用不同的樣子,任何事件都是偶發(fā)的,甚至整個(gè)宇宙也是如此。
1957年,物理學(xué)家埃弗雷特提出了自己對(duì)量子測(cè)量問(wèn)題的想法。他指出,在量子力學(xué)中,存在多個(gè)平行的世界,在每個(gè)世界中,每次量子力學(xué)測(cè)量的結(jié)果各自不同,因此不同的歷史發(fā)生在不同的平行宇宙中。
多世界解釋認(rèn)為,對(duì)測(cè)量裝置的觀察,會(huì)使得測(cè)量裝置被分解為兩個(gè)。并且在這個(gè)測(cè)量鏈上,這種分解會(huì)不斷地進(jìn)行下去。伴隨著這種分解,一定有一個(gè)完全的宇宙的復(fù)制。也就是說(shuō),只要有一個(gè)量子測(cè)量發(fā)生,那么,每個(gè)宇宙分支,以及這個(gè)分支中的分量就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)可能的測(cè)量結(jié)果。每個(gè)處在特殊宇宙分支中的人都會(huì)認(rèn)為,他的測(cè)量結(jié)果和所處的宇宙是唯一存在的。也就是說(shuō),一次測(cè)量產(chǎn)生了一次新的宇宙。
這些各自不同的新宇宙,除非完全相同,否則絕無(wú)重合的可能。這一理論的發(fā)表,標(biāo)志著平行宇宙概念的正式提出。