寻找多重宇宙
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|历史的分支树|

某些方程可以描述多重现实的存在。根据相同的方程,埃弗莱特的多重宇宙(也被称为“平行世界”)的不同分支间是无法沟通的。但是,存在一种有趣的可能性,严格说来,这种可能性超出了本书的范围,但这种可能性太迷人了,在这里我得简单地提一提。

这种可能性就是时间旅行。早在平行世界的观点还没有成为受人推崇的科学理论之前,它就已经出现在了科幻小说中,时间旅行的想法与之类似。在许多有关平行宇宙的故事中,有时主角不知何故“在时间上侧移”, “经过一段时间”移动到另一个宇宙,有时整个故事就发生在一个平行的现实中,这段历史从我们的时间轴上过去的某个关键的时间点分支出来——例如,在轴心国赢得了第二次世界大战这个时间点。

由此会形成这样的图像,即我们的历史就像一棵树,树上有很多分支,这些分支代表着不同的宇宙,这些宇宙的出现是因为它们在不同的时间从树干上分支出来,从而产生了不同的结果(即不同的宇宙)。这一比喻其实是非常不尽如人意的,因为如果埃弗莱特的理论是正确的,那么这棵树就没有“主干”,而且树的分支要复杂得多,很多时间旅行的故事都会描述时间旅行者回到了过去,而且,他们还有意或无意地改变了历史,因此,当他们返回到“现在”的时候,现实已经与他们刚刚离开时截然不同了。

综合这两种观点,我们可以看到,在历史的一个分支(一个宇宙)中,时间旅行者可能会回到过去,然后再返回到历史的另一个分支(另一个宇宙)中。这并不是说他或她已经改变了历史,这两种历史一直存在着。例如,在典型的“祖母悖论”中,时间旅行者回到了过去,却无意中导致了她祖母的死亡,而在那一时刻她的母亲还没有出生。在这种情况下,如果只有一个时间轴,时间旅行者永远也不会诞生,她永远也不会回到过去,所以她的祖母会存活下来等等。多世界理论对这个故事的解释是,时间旅行者回到了过去而且祖母被杀了,但这正是另一个宇宙的分支点。这个旅行者可能返回到一个分支,在这个分支中她会发现一个现实,即她从未存在过;她还有可能返回到从前的那个分支,在那个分支中,她会吃惊地发现祖母竟然没有死亡。无论哪种分支都是真实的,不是自相矛盾的。

作者这样写,目的都是为了创作出更具娱乐性的小说。但令我们吃惊的是,已知的物理定律无法推翻时间旅行的观点,尽管建造一部时间机器将是非常困难的。〔1〕广义相对论公式(广义相对论是至今为止我们拥有的关于空间和时间的最佳理论,它已经通过了设计出来的所有测试的检验)推断出时间旅行的可能性,但在时间机器制造出来以前,我们还不能回到过去。这就是为什么来自未来的客人还没有光临现在的原因——时间机器还没有建成呢。

现在,还是让我们言归正传,回到多重宇宙吧。“祖母悖论”让我们想起了薛定谔的猫这个比喻。“祖母悖论”这样的谜题与埃弗莱特的多世界诠释帮我们解决的谜题类似。

由于最初的猫谜题的设置方式,只会出现两种可能的结果——用量子物理学语言表达就是两个特征值。猫要么是死,要么是活。根据埃弗莱特的解释,这意味着存在两个同样真实的世界,它们彼此叠加,但始终不能相互影响——一个宇宙中有一只死猫,另一个宇宙中有一只活猫。这就很容易让人联想到一个更复杂的场景,在这种场景中,结果是由滚动的骰子决定的,骰子扔出去之后可能会出现更多的结果。让我们来扩展一下薛定谔的观点,有可能会有许多猫居住在它们自己的隔室中,最终到底其中哪只猫会被杀死将取决于掷骰子的结果。做完这个实验后,将会出现相应数量的平行宇宙,我们得考虑这些宇宙中的量子猫的多种多样的状态。但正如人们经常假设的那样,平行宇宙的数量是有限的。虽然在多世界诠释中,“多”这个词将是一个不可思议的大数,但毫无理由认为它实际上是无穷大。在这片广阔的平行宇宙中,紧挨着我们宇宙的那个宇宙跟我们的宇宙相差无几,稍远一点的宇宙(稍早些时候从我们的宇宙分支出去)会与我们的宇宙有些不同,而多重宇宙中远离我们的那些宇宙与我们的宇宙是截然不同的。

我们为什么要认真解读多世界诠释呢?最好的理由是,至今还没有人能找到任何其他途径,可以用量子术语描述整个宇宙。惠勒从一开始就意识到这一点;1957年,他在发表于《现代物理学评论》的论文的最后一句话中写道:

除了埃弗莱特的相对态概念之外,目前还没有一种自洽的思想体系,可以解释像广义相对论中的宇宙这样的封闭系统的量子化是怎么一回事。

1957年,这种说法的影响要比今天小得多。50年前,我们对宇宙的理解与现在相比是非常有限的——当时,甚至仍有宇宙学家在进行激烈辩论。他们中有人认为,我们现在所认识的宇宙起源于发生在某一特定时刻的大爆炸;还有人认为宇宙一直处于稳定状态。20世纪末和21世纪初的伟大科学成就之一,是确定了宇宙确实开始于一次大爆炸,这次大爆炸发生在大约137亿年前,从那以后,宇宙一直在不断膨胀,这与广义相对论对空间和时间的描述是一致的。宇宙学家对他们了解的可见宇宙越是肯定,他们就越会接受多世界诠释,因为它是协调这种观点与量子物理的唯一途径——这就是为什么埃弗莱特的观点现在比以前更受人推崇的原因。

〔1〕见基普·索恩(Kip Thorne)的书。顺便提一下,索恩是惠勒的另一个学生。