解釋的。籠統地說,當儀器觀測係統時,它同時還與環境發生了糾纏,結果導致儀器的疊加態迅速退化成經典的關聯。我們這樣講是非常粗略的,事實上可以從數學上證明這一點。假如我們采用係統所謂的“密度矩陣”(DesityMatrix)來表示的話,那麼這個矩陣對角線上的元素代表了經典的概率態,其他地方則代表了這些態之間的相幹關聯。我們會看到,當退相幹產生時,儀器或者貓的密度矩陣迅速對角化,從而使得量子疊加性質一去不複返(參見附圖)。這個過程極快,我們根本就無法察覺到。
不過,盡管退相幹理論是MWI的一個有力補充,它卻不能說明MWI就是唯一的解釋。退相幹可以解答為什麼在一個充滿了量子疊加和不確定的宇宙中,我們在日常大尺度下看世界仍然似乎是經典和“客觀”的,但它不能解答波函數到底是一直正常發展下去,還是會時不時地躍遷。事實上,我們也可以把退相幹用在哥本哈根解釋裏,用來確定“觀測者”和“非觀測者”之間的界限——按照它們各自的size,或者自由度的數量!那些容易產生退相幹的或許便更有資格作為觀測者出現,所謂的觀測或許也不過是種不可逆的放大過程。可是歸根到底,我們還是不能確定到底是哥本哈根,還是多宇宙!
波普爾晚年的時候(他1994年去世),我想他的心情會比較複雜。一方麵他當年的一些論斷是對的,比如量子力學本身的確沒有排除決定論的因素(也沒有排除非決定論)。關於互補原理,當年他在哥本哈根幾乎被玻爾所徹底說服,不過現在他還是可以重新考慮一下別的alternatives。另一方麵,我們也會很有興趣知道波普爾對於量子論領域各種解釋並立,幾乎無法用實踐分辨開來的現狀發表會什麼看法。
但我們還是來描述一些有趣的“強烈支持”MWI的實驗,其中包括那個瘋狂的“量子自殺”,還有目前炙手可熱,號稱“利用多個平行世界一起工作”的量子計算機。
*********
飯後閑話:證偽和證實
關於“科學”的界定,證實和證偽兩派一直吵個不休,這個題目太大,我們沒有興趣參予,這裏隻是隨便聊兩句證實和證偽的問題。
怎樣表述一個命題才算是科學的?按照證偽派,它必須有可能被證明是錯誤的。比如“所有的烏鴉都是黑的”,那麼你隻要找到一隻不是黑色的烏鴉,就可以證明這個命題的錯誤,因此這個命題沒有問題。相反,如果非要“證實”才接受這個論斷的話,那可就困難了,而且實際上是不可能的!除非你把所有的烏鴉都抓來看過,但你又怎麼能知道你已經抓盡了天下所有的烏鴉呢?
對於科學理論來說,“證實”幾乎也是不可能的。比如我們說“宇宙的規律是F=ma”,這裏說的是一種普遍性,而你如何去證實它呢?除非你觀察遍了自古至今,宇宙每一個角落的現象,發現無一例外,你才可以“證實”這一點。即使這樣,你也無法保證在將來,這條規律仍然起著作用。事實上,幾乎沒有什麼科學理論是可以被“證實”的,隻要它能夠被證明為“錯”但還未被證明“錯”(按照波普爾,以一種積極麵對證偽的態度),我們就暫時接受它為可靠的理論。自休謨以來人們已經承認,單靠有限的個例(哪怕再多)也不能構成證實的基礎。
不過,按照洛克之類經驗主義者的說法,我們全部知識的基礎都來自於我們的經驗,而科學的建立,也就是在經驗上的一種歸納主義。好比說,我們每天都看到太陽從東邊升起,幾千年來日日如此,那麼我們應該可以“合理地”從中歸納出一條規律:太陽每天都從東方升起。並用它來預測明天太陽依舊要從東方升起。假如墮入休謨的不可知論,那麼我們就根本談不上任何“知識”了,因為反正明天的一切都是不確定的。