第三十一章 兩條縫而產生幹涉(1 / 3)

受到冷落的埃弗萊特逐漸退出物理界,他先供職於國防部,後來又成為著名的Lambda公司的創建人之一和主席,這使他很快成為百萬富翁。但他的見解——後來被人稱為“20世紀隱藏得最深的秘密之一”的——卻長期不為人們所重視。直到70年代,德威特重新發掘了他的多世界解釋並在物理學家中大力宣傳,MWI才開始為人所知,並迅速成為熱門的話題之一。如今,這種解釋已經擁有大量支持者,坐穩哥本哈根解釋之後的第二把交椅,並大有後來居上之勢。為此,埃弗萊特本人曾計劃複出,重返物理界去做一些量子力學方麵的研究工作,但他不幸在1982年因為心髒病去世了。

在惠勒和德威特所在的德州大學,埃弗萊特是最受尊崇的人之一。當他應邀去做量子論的演講時,因為他的煙癮很重,被特別允許吸煙。這是那個禮堂有史以來唯一的一次例外。

針對人們對MWI普遍存在的誤解,近來一些科學家也試圖為其正名,澄清宇宙本身實際並未在物理上真的“分裂”,而隻是一個比喻而已,這並非MWI和埃弗萊特的本意(如Tegmark1998),我們在這裏也不妨稍微講一講。當然要準確地描述它需要用到非常複雜的數學工具和數學表達,我們的史話還是以史為本,在理論上盡量淺顯一點。這裏隻是和諸位進行一點最膚淺的探討,用到的數學保證不超過中學水平,希望各位看官也不要望而卻步。

首先我們要談談所謂“相空間”的概念。每個讀過中學數學的人應該都建立過二維的笛卡兒平麵:畫一條x軸和一條與其垂直的y軸,並加上箭頭和刻度。在這樣一個平麵係統裏,每一個點都可以用一個包含兩個變量的坐標(x, y)來表示,例如(1, 2),或者(4.3, 5.4),這兩個數字分別表示該點在x軸和y軸上的投影。當然,並不一定要使用直角坐標係統,也可以用極坐標或者其他坐標係統來描述一個點,但不管怎樣,對於2維平麵來說,用兩個數字就可以唯一地指明一個點了。如果要描述三維空間中的一個點,那麼我們的坐標裏就要有3個數字,比如(1, 2, 3),這3個數字分別代表該點在3個互相垂直的維度方向的投影。

讓我們擴展一下思維:假如有一個四維空間中的點,我們又應該如何去描述它呢?顯然我們要使用含有4個變量的坐標,比如(1, 2, 3, 4),如果我們用的是直角坐標係統,那麼這4個數字便代表該點在4個互相垂直的維度方向的投影,推廣到n維,情況也是一樣。諸位大可不必費神在腦海中努力構想4維或者11維空間是如何在4個乃至11個方向上都互相垂直的,事實上這隻是我們在數學上構造的一個假想係統而已。我們所關心的是:n維空間中的一個點可以用n個變量來唯一描述,而反過來,n個變量也可以用一個n維空間中的點來涵蓋。

受到冷落的埃弗萊特逐漸退出物理界,他先供職於國防部,後來又成為著名的Lambda公司的創建人之一和主席,這使他很快成為百萬富翁。但他的見解——後來被人稱為“20世紀隱藏得最深的秘密之一”的——卻長期不為人們所重視。直到70年代,德威特重新發掘了他的多世界解釋並在物理學家中大力宣傳,MWI才開始為人所知,並迅速成為熱門的話題之一。如今,這種解釋已經擁有大量支持者,坐穩哥本哈根解釋之後的第二把交椅,並大有後來居上之勢。為此,埃弗萊特本人曾計劃複出,重返物理界去做一些量子力學方麵的研究工作,但他不幸在1982年因為心髒病去世了。

在惠勒和德威特所在的德州大學,埃弗萊特是最受尊崇的人之一。當他應邀去做量子論的演講時,因為他的煙癮很重,被特別允許吸煙。這是那個禮堂有史以來唯一的一次例外。

針對人們對MWI普遍存在的誤解,近來一些科學家也試圖為其正名,澄清宇宙本身實際並未在物理上真的“分裂”,而隻是一個比喻而已,這並非MWI和埃弗萊特的本意(如Tegmark1998),我們在這裏也不妨稍微講一講。當然要準確地描述它需要用到非常複雜的數學工具和數學表達,我們的史話還是以史為本,在理論上盡量淺顯一點。這裏隻是和諸位進行一點最膚淺的探討,用到的數學保證不超過中學水平,希望各位看官也不要望而卻步。

首先我們要談談所謂“相空間”的概念。每個讀過中學數學的人應該都建立過二維的笛卡兒平麵:畫一條x軸和一條與其垂直的y軸,並加上箭頭和刻度。在這樣一個平麵係統裏,每一個點都可以用一個包含兩個變量的坐標(x, y)來表示,例如(1, 2),或者(4.3, 5.4),這兩個數字分別表示該點在x軸和y軸上的投影。當然,並不一定要使用直角坐標係統,也可以用極坐標或者其他坐標係統來描述一個點,但不管怎樣,對於2維平麵來說,用兩個數字就可以唯一地指明一個點了。如果要描述三維空間中的一個點,那麼我們的坐標裏就要有3個數字,比如(1, 2, 3),這3個數字分別代表該點在3個互相垂直的維度方向的投影。

讓我們擴展一下思維:假如有一個四維空間中的點,我們又應該如何去描述它呢?顯然我們要使用含有4個變量的坐標,比如(1, 2, 3, 4),如果我們用的是直角坐標係統,那麼這4個數字便代表該點在4個互相垂直的維度方向的投影,推廣到n維,情況也是一樣。諸位大可不必費神在腦海中努力構想4維或者11維空間是如何在4個乃至11個方向上都互相垂直的,事實上這隻是我們在數學上構造的一個假想係統而已。我們所關心的是:n維空間中的一個點可以用n個變量來唯一描述,而反過來,n個變量也可以用一個n維空間中的點來涵蓋。