看看多元宇宙的科學解釋吧。
本書不是TOE教科書,但關於宇宙的瘋狂故事講到這裏,已經離譜到不可收拾的地步,為證明這些故事不是我個人的科幻,我們不得不談談科學依據。我也非常樂意在本書這個不太醒目的位置,與讀者分享TOE的瘋狂智慧。科學體係很龐大,探索過程很漫長,我們隻關注若幹重點情節。
所有關於多元宇宙的奇怪故事,都要從當代物理的一個古怪問題,以及與之緊密相關的一個著名實驗談起。
這個古怪問題是:光,究竟是粒子,還是波?一個令當代無數物理學家焦慮的問題。實驗證明,它既是粒子也是波。這個著名實驗,就是號稱“世界十大經典物理實驗之首”的“雙縫實驗”,托馬斯·楊1801年進行的光的幹涉實驗。沒有這個實驗,就肯定沒有量子力學。簡單地說,這個實驗設了兩個縫,觀測光究竟如何通過。如果光是波,就不應該一顆一顆地投射到背板上。如果光是粒子,就應該選擇一個縫來通過,而不應該發生波才能形成的幹擾。後來的量子科學家們把這個實驗越做越精致,終於萬般不情願地證明:同時都是。這也等於終於證明了這個世界,呃,事實上的瘋狂。
電子是穿過左邊的狹縫呢,還是右邊的?一粒電子,既從左邊過了,也從右邊過了。就像我們觀察一個人滑雪,他滑下來的過程我們沒有看見,我們隻是事後來檢查,發現他的兩隻雪橇板在雪道上畫出兩條流暢的痕跡,從山上一路下來,中間,突然有一棵高大的樹!沒有人知道,他是怎麼分身而沒有被撕裂的,但從結果看,千真萬確就是這樣。
沒道理啊!解釋不通,強行解釋。
第一個是“哥本哈根解釋”。
1927年,量子力學科學家玻爾與海森伯在哥本哈根合作研究時,對此作出解釋,史稱“哥本哈根解釋”。這個理論,大致也叫測不準原理、不確定原理。核心意思是說,在粒子級的微觀層麵,粒子的行為,不可避免地受觀察者觀察行為的幹擾。在觀察之前,粒子的波函數——我不知道是什麼東西,無非是描述可能狀態的數學方程,詳情參見薛定諤方程式——呈現兩種可能的線性疊加。而一旦觀測,則在一邊出現峰值(專業地說,波函數發生坍縮),粒子隨機地選擇通過了左邊或者右邊的一條縫。
花開兩朵,癟了一枝,僅僅因為你看了它們一眼,這就叫“波函數坍縮”。當然囉,不僅波函數坍縮了,經典物理的命根子——事物的唯一性、推演的連續性和結論的確定性,也坍縮了。
真是害羞的精靈。就像一個不規矩的學生,老師寫黑板時,他在做兩件事情:玩手機、寫作業。老師轉頭一看,他要麼在玩手機,要麼在寫作業。當然,孩子在波函數坍縮方麵比粒子心眼兒多些:老師看見的時候,他總是處於寫作業的狀態。
費曼說,雙縫實驗所展示出的量子現象不可能、絕對不可能以任何經典方式來解釋,它包含了量子力學的核心思想。事實上,它包含了量子力學唯一的奧秘:量子尺度的世界裏,事實本身就是這個樣子。我們之所以覺得不可理喻,是因為我們的所有感知、常識、文化和科學,都建立在比量子尺度大出許多許多的“宏觀世界”之上。換句話說,我們的認知體係,從直接感官到科學研究,從來沒有見識過極端微觀的量子世界。別以為我們渺小,須知我們人體,以及我們所見所知的所有物體,哪怕一粒粉塵、一隻細菌,都是由天文數字級別的量子組員構成的複雜體係。呃不,是超級巨型複雜體係。這樣的複雜體係,其存在與運動的規律顯然與單個的基本粒子根本不同。
你見過量子態的粒子嗎?不可能,從來沒有。你隻見過光,光子不跟別的粒子構建什麼東西,唯獨它是“裸露著”的、“單行版”的量子態粒子。恰好就是這個司空見慣的光,深究起來就令人大吃一驚。量子力學正是從光的奇異特性(波粒二象性)開始,發現極端微觀世界的奇異真相。
我要提醒親愛的讀者,這個世界上,有一小部分科學家懂得這個真相,而絕大多數民眾不知道、不明白、不相信,因此我想說,自量子理論問世以來,整個人類的精神世界是分裂了的。難道不是?
要真正明白量子理論也不難——如果不算開玩笑的話——隻是需要從娃娃抓起,比如1歲之前。當孩子們懂得,掉在地上的奶嘴不會自動蹦回嘴裏之後,就已經不可救藥地錯過量子理論的教育機會了。麻煩的事情是,我們總是要長大。所以,一些永遠隻有3歲智商的智障人士,可能懂得量子力學。
量子理論科學家認為,對我們這些老於世故、自以為是、從不懷疑太陽明天會照常升起的成年人來說,目前還沒有找到能夠解釋清楚的語言。典型的“不可說定律”。正所謂“道可道非常道,名可名非常名”,愛爾蘭科學家約翰·貝爾有一本著作,名為Speakableand Unspeakablein Quantum Mechanics,書名就很有趣,有人翻譯為《量子力學中的可道與不可道》。嘿,標準信達雅。
話說回來,這個理論說不清楚、搞不明白,你我都無需悲觀,因為聰明如愛因斯坦者都不相信,無論做多少實驗都不信。他說:“我不能相信,僅僅是因為看了它一眼,一隻老鼠就使得宇宙發生劇烈的改變。”“我思考量子力學的時間百倍於廣義相對論,但依然不明白。”愛因斯坦們認為,鑒於亞原子粒子過於微小,跟伽利略從比薩斜塔上扔下的鐵球大不一樣,一定是觀察者和觀測方法存在某些問題,導致對實驗結果的誤會。愛因斯坦還說過,一項理論所做的物理學描述如果不能做到連小孩都能懂,那它可能就是個沒用的理論。對!這個事情上,我們跟愛因斯坦站在一邊。
第二個是“多世界解釋”(Many Worlds Inter Pretation,即MWI)。
電子去了左邊還右邊?在觀測之前,它處於左/右疊加狀態,觀測之後,它仍然處於左/右疊加狀態。MWI的提出者,是美國科學家休·艾弗雷特三世,他認為,波函數無需“坍縮”,去隨機選擇左還是右,事實上兩種可能都發生了。就是說,當電子穿過雙縫後,整個世界,包括我們本身一分為二,出現了兩個疊加在一起的世界。生活在一個世界中的人們發現,在他們那裏電子通過了左邊的狹縫,而在另一個世界中,人們觀察到的電子則在右邊。量子過程造成了“兩個世界”!——石破天驚。
艾弗萊特的多世界解釋,後來被稱為“20世紀隱藏得最深的秘密之一”。有人(布萊斯·德威特)說:“我仍然清晰地記得,當我第一次遇到多世界概念時所受到的震動。100個略有缺陷的自我拷貝,都在不停地分裂成進一步的拷貝,而最後麵目全非。這個想法是很難符合常識的。這是一種徹頭徹尾的精神分裂症。”愛因斯坦問:“上帝創造宇宙有多少種選擇?”MWI竟然就敢說,有多少種選擇,就有多少個宇宙。你聽聽!