科普書最好躲起來讀,以防被聰明人恥笑沒料。作為一介小小書賬,若不能上知天文下知地理,難免遭人質疑:什麼咖?還敢推書。
科普書的另一個難點在於,買的多是領域小白,像是今天要推的這本量子力學科普書《多重宇宙平行世界是可能的嗎?》,我無權評斷裡頭講的都對,他寫什麼我就信什麼。
拋開上述murmur,本書有以下優勢:幽默、全面、深入淺出。它列舉了幾種流派,梳理了歷史脈絡,提出了各自衍生的社會問題。鑑於個人缺乏幽默感,你聽了這樣的概括,定以為本書催眠功力一流,但它的風格其實是這樣的:
「讓我們回到愛因斯坦,一個頭髮毛躁、鬍子炸開、愛在白天睡覺的人。聽說他會撿路邊的菸頭,挖出裡面剩下的菸草塞進菸斗裡,滿足自己嗜菸如命的習慣。仰賴這樣的人的審美直覺來理解當代最重要的物理學理論,真是好棒棒。」
所以如果你剛剛打瞌睡了,絕對是我的問題。我試圖將這杯色彩繽紛的漸層手搖,換成一杯無趣的熱美式,以求用短篇幅整理數個有趣觀點,和一些閃閃發亮但其實主要用來騙外行的超酷名詞:量子自殺、多重宇宙、自動塌縮。
量子力學是什麼?
量子力學是研究微觀世界的科學,其對象是原子和分子等微小粒子。跟我們從牛頓那裡學到的東西不同,這些粒子遵循著不一樣的法則。比方說,它們能同時出現在許多地方。
如果你將一個粒子放在某個位置,它會在空間內隨機移動,擴散開來。重點就在這個「隨機」。一般人想像,物理學關乎著預測,然而在量子力學裡,我們做不到這一點。
好吧,這跟我們有什麼關係?
想像一個實驗。將一隻貓、一把槍、一個探測器和一個電子放入盒子中。若電子順時針轉,就會觸發探測器,探測器促使槍射出子彈,子彈殺死貓。反之,若電子逆時針轉,什麼都不會發生,貓還能喵喵喵。
問題來了,在量子力學裡,電子會同時往兩個方向轉(就如同它同時出現在多個地方)。這時候,我們得到的是一隻殭屍貓,既生且死。
沒有人見過殭屍貓,當我們把盒子打開,貓不是活的就是死的。殭屍貓只在理論上存在,在現實中卻消失了。這是怎麼回事?
讓我們歡迎第一個酷酷的名詞:塌縮。在我們打開盒子的那一刻,貓就從「既生且死」塌縮成其中一個結果。丹麥物理學家波耳認為,打開盒子前,殭屍貓是存在的,但「觀察」這個行為促成了塌縮。他相信隨機性是其基礎,我們無法預測最終結果是什麼,只知道「觀察」起了作用。
波耳指出,宇宙包含大型物體和小型物體。小型物體能同時存在許多地方,而當它被大型物體觀察時,它就會塌縮。
好吧,聽起來很怪,畢竟多大算大,多小算小?為什麼「觀察」會造成塌縮,彷彿生物的意識能對物質世界起作用?
只有現實才遵守速限
波耳認為,電子被觀察前,處於往兩個方向旋轉的狀態。哥斯瓦米駁斥這種看法,他指出電子在被觀察前根本不存在。
哥斯瓦米劃分出兩個世界:潛在世界和觀察世界。前者存放著各種潛在的結果,藉由觀察,其中一種結果被拉到了觀察世界(也就是現實世界)。這是哥斯瓦米版本的「塌縮」。
更玄的是,觀察者的意識並非獨立的,所有人都屬於一個集體意識。塌縮由這個集體意識造就。
集體意識大於潛在世界和觀察世界,萬事萬物都在意識中,塌縮只是心智的內部活動。集體意識透過人類的身體表達,選擇了塌縮的結果。
波耳的大小物體理論會遇到的問題是,這種量子現象超越了光速。而哥斯瓦米的兩個世界理論,可以保證光只在潛在世界吃罰單,觀察世界/現實世界不受影響。
哥斯瓦米的理論非常大膽,他預設了兩個有爭議的前提:塌縮和意識。這兩個概念在量子力學裡都不是確定的。
有些事情本就沒有道理
就像無法解釋為什麼重力和磁力會存在一樣,或許塌縮也只是一種基本物理規則。「就是會發生」塌縮理論:粒子每隔一段時間就會自動塌縮。
很「物理」,就是太無聊了一點。
按照這個理論,愈是大型的物體,含有的粒子愈多,發生塌縮的頻率就愈高。當一隻貓身上的一個粒子塌縮時,其他粒子也會跟著塌縮。換言之,大型物體幾乎時刻處在塌縮狀態。
反過來想,一個粒子因為太小了,塌縮機率太低,才能表演同時往不同方向旋轉的特技。
至少這個理論能防止神神秘秘的「意識」滲透到物理學領域。
多重宇宙救世界
量子力學對文藝產業最大的啟發,或許就是多重宇宙/平行世界的構想。
艾弗雷特不僅把意識踢出量子力學,連塌縮也一併掃進畚斗。他告訴我們,塌縮沒有發生,當我們打開盒子,時間線就分裂了,你和活貓處在一條時間線,你和死貓處在另一條時間線。
波赫士有一篇經典小說,講述一名間諜在被抓之前逃跑,找到他要殺的人,並透過殺了這個人向組織傳遞訊息。這個間諜故事的殼並不是很重要,更引人注目的是小說中涉及大量巧合,多到諷刺的地步。巧合一旦過量,讀者就會腸胃不適,懷疑作者掰過頭(雖然小說本來就是掰的)。有趣的是,小說中暗示了類似平行世界(但不是)的構想,揭開了巧合的意義。
艾弗雷特的平行時空理論描繪出一個不斷分支的世界,統合了偶然和必然。如同波赫士的小說一樣,無論機率多低的巧合連環,終究會在某一條時間線達成條件。自由意志意味著我們能作出選擇,命運並非必然,然而平行時空理論令人絕望的是,偶然竟成了必然,因為平行時空窮盡了可能性,你無可避免地作出所有的選擇。
「量子自殺」是驗證平行時空的一個實驗配置。依然是開頭時提到的殭屍貓實驗,不過現在將貓改成你。重複實驗一百次。有研究者認為,你是不可能經驗死亡,因為死亡是沒有經驗的。所以,你會一直活下來。
自娛自樂的俄羅斯輪盤?
當然,這取決於你是否認同另一個時空活下來的你是你。以及,死亡真的沒有經驗嗎?更別提,那唯一活下來的你只佔了所有時間線的千分之一,而其他九百九十九個時間線的研究人員都在你的喪禮上畫十字,否定了這個構想。換言之,只有你知道平行世界是真的!
另一個關於平行世界的觀點是,你無法穿越到其他時間線,因為每條支線都只是一張物質清單,一組特定的原子排列成的結構。這部分很抽象,我建議你還是看書。
那個會在地上撿菸頭的天才
愛因斯坦的觀點不怎麼酷,長話短說,量子粒子的隨機行為是錯覺,實際上我們只是看不見控制它的隱變量罷了。
在此之上,玻姆為粒子引入了「波」這個實體,試圖使得這種計算成為可能。
兩人都認為量子力學是可預測的。嗯,就這樣,講到我快睡著了。
總要用廢話做一個總結
如果我在去年讀到這本書,一定把它排到前十(什麼?你說我從來沒做過年度榜單?那是你沒追蹤我在平行世界的分身)。
在此之前,我跟量子力學的接觸就是,幾本跟它很麻吉的小說,一本金句很多但基本看不懂的科普,一群西裝白人輪流講話的紀錄片,和幾部永遠在拯救世界的漫威電影。
從今天起,每當遇到量子力學,我也能說上幾個詞:塌縮、宇宙意識、量子永生(你沒記錯,最後這個詞很酷,但我沒提,想知道就去看書)。吐幾個詞就好,配上一個神秘微笑,再多說就要露餡了。
最後也最重要的是,本書作者傑瑞米·哈里斯多次強調,量子力學領域充滿了學術鬥爭,並不清白。有威望的學者掌握了話語權,將符合自己審美趣味的理論推崇為真理。正如他所說的:
「從以前到現在,典型的量子力學爭論其實只是一群物理學家叫喊出各自的審美偏好,彷彿這些偏好就像實驗數據一樣可靠、重要。他們的叫囂與不滿裡裝滿科學詞彙,但本質上只是在說:『我的理論比你的理論更美,你連這都看不出來,簡直是廢物!』」
寫於2025.02.11