現在,當我們計算“我們觀測到電子在左”和“我們觀測到電子在右”兩個曆史之間的幹涉時,實際上就對太多的事情做了遍曆求和。我們遍曆了“吃了漢堡的你”,“吃了壽司的你”,“吃了拉麵的你“……的不同命運。我們遍曆了在這期間打到你身上的每一個光子,我們遍曆了你和宇宙盡頭的每一個電子所發生的相互作用……如果說“我們觀測電子的位置”是一個係統,組成這個係統的有n個粒子,在這其中,有m個粒子的狀態實際上決定了我們到底觀測到電子在左還是在右。那麼,對於剩下的n-m個粒子來說,每一個粒子的命運都在計算中被加遍了。在時間的角度上,除了實際觀測的那一刻,每一個時刻——不管過去還是未來——所有粒子的狀態也都被加遍了。在所有這些計算都完成了之後,在每一個方向上的幹涉也就幾乎相等了,它們將從結果中被抵消掉。最後,“我們觀測到電子在左”和“我們觀測到電子在右”兩個粗粒曆史退相幹了,它們之間不再互相聯係,而我們隻能感覺到其中的某一種!
各位可能會覺得這聽起來像一個魔幻故事,但這的確是最近非常流行的一種關於量子論的解釋!1984年格裏菲斯為它開拓了道路,而很快到了1991年,哈特爾就開始對它進行擴充和完善。不久蓋爾曼和歐姆內斯(Roland Ome;s)也加入到這一行列中來,這些傑出的物理學家很快把它變成了一個洋洋灑灑的體係。我們還是有必要進一步地考察這個思想,從而對量子論的內涵獲取更深的領悟。
按照退相幹曆史(DH)的解釋,假如我們把宇宙的曆史分得足夠精細,那麼實際上每時每刻都有許許多多的精粒曆史在“同時發生”(相幹)。比如沒有觀測時,電子顯然就同時經曆著“通過左縫”和“通過右縫”兩種曆史。但一般來說,我們對於過分精細的曆史沒有興趣,我們隻關心我們所能觀測到的粗粒曆史的情況。因為互相脫散(退相幹)的緣故,這些曆史之間失去了聯係,隻有一種能夠被我們感覺到。
按照曆史顆粒的粗細,我們可以創建一棵“曆史樹”。還是拿我們的量子聯賽來說,一個球隊在聯賽中的曆史,最粗可以分到什麼程度呢?也許我們可以把它僅僅分成兩種:“得到聯賽冠軍”和“沒有得到聯賽冠軍”。在這個極粗的層麵上,我們隻具體關心有否獲得冠軍,別的一概不理,它們都將在計算中被加遍。但是我們也可以繼續“精確”下去,比如在“得到冠軍”這個分支上,還可以繼續按照勝率再區分成“奪冠並且勝率超過50%”和“奪冠但勝率不超過50%”兩個分支。類似地我們可以一直分下去,具體到總共獲勝了幾場,具體到每場的勝負……一直具體到每場的詳細比分為止。當然在現實中我們仍可以繼續“精粒化”,具體到誰進了球,球場來了多少觀眾,其中多少人穿了紅衣服,球場一共長了幾根草之類。但在這裏我們假設,一場球最詳細的信息就是具體的比分,沒有更加詳細的了。這樣一來,我們的曆史樹分到具體的比分就無法再繼續分下去,這最底下的一層就是“樹葉”,也稱為“最精粒曆史”(maximally fine-grained histories)。
對於兩片樹葉來講,它們通常是互相相幹的。我們無法明確地區分1:0獲勝和2:0獲勝這兩種曆史,因此也無法用傳統的概率去計算它們。但我們可以通過適當的粗粒化來構建符合常識的那些曆史,比如我們可以區分“勝”,“平”和“負”這三大類曆史,因為它們之間已經失去了幹涉,退相幹了。如此一來,我們就可以用傳統的經典概率來計算這些曆史,這就形成了“一族”退相幹曆史(a decoherent family of histories),隻有在同一族裏,我們才能運用通常的理性邏輯來處理它們之間的概率關係。有的時候,我們也不說“退相幹”,而把它叫做“一致曆史”(sistent histories),DH的創建人之一格裏菲斯就愛用這個詞,因此“退相幹曆史”也常常被稱為“一致曆史”解釋,更加通俗一點,還可以稱為“多曆史”(many histories)理論。
一般來說,在曆史樹上越接近根部(往上),粗粒化就越厲害,其幹涉也就越小。當然,並非所有的粗粒曆史之間都沒有幹涉,可以被賦予傳統概率,具體地要符合某種“一致條件”(sistency dition),而這些條件可以由數學嚴格地推導出來。
現在讓我們考慮薛定諤貓的情況:當那個決定命運的原子衰變時,就這個原子本身來說,它的確經曆著衰變br不衰變兩種可能的精粒曆史。原子本身隻是單個粒子,我們忽略的東西並不多。但一旦貓被拖入這個劇情之中,我們的曆史劇本換成了貓死br貓活兩種,情況就不同了!無論是“貓死”還是“貓活”都是非常模糊的陳述,描述一隻貓具體要用到1027個粒子,當我們說“貓活”的時候,我們忽略了這隻貓與外界的一切作用,比如它如何呼吸,如何與外界進行物質和能量交換……等等。就算是“貓死”,它身上的n個粒子也仍然要和外界發生相互作用。換句話說,“貓活”和“貓死”其實是兩大類曆史的總和,就像“勝”是“1:0”,“2:0”,“2:1”……等曆史的總和一樣。當我們計算“貓死”和“貓活”之間的幹涉時,我們其實窮盡了這兩大類曆史下的每一對精粒曆史之間的幹涉,而它們絕大多數都最終抵消掉了。“貓死”和“貓活”之間那千絲萬縷的聯係於是被切斷,它們退相幹,最終隻有其中的一個真正發生!如果從密度矩陣的角度來看問題,則其表現為除了矩陣對角線上的那些經典概率之外,別的幹涉項都迅速消減為0:矩陣“對角化”了!而這裏麵既沒有自發的隨機定域,也沒有外部的“觀測者”,更沒有看不見的隱變量!