11月11日—提出多重世界詮釋的人

電影裡的男主角穿越時空回到過去,在那關鍵時刻出手干預,果然使歷史偏離原來的軌跡,而有了不同結局……。

時空旅行是科幻電影屢見不鮮的題材,從《回到未來》、《魔鬼終結者》,到漫威的《復仇者聯盟》,回到過去成為扭轉乾坤的終極手端。只不過其中始終有個說不通的問題:違背因果律。

經典的「祖父悖論」就是最佳例子:你回到過去殺死自己的祖父;可是如此一來你就不會出生,你祖父就不可能被你殺死。這不是矛盾嗎?沒關係,有個理論可以解決這個因果矛盾,那就是美國物理學家艾弗雷特三世(Hugh Everett III)所提出的「多重世界詮釋」;是的,物理學家,不是科幻作家。

哥本哈根詮釋

艾弗雷特出生於1930年11月11日,他從小就對宇宙充滿好奇,12歲時曾寫信給愛因斯坦,詢問宇宙運轉的背後究竟是隨機的或是始終如一的,並獲得愛因斯坦回信。艾弗雷特讀大學時是化工系,畢業後進入普林斯頓大學的數學研究所,不久後又轉攻物理,指導教授是對廣義相對論與量子物理都頗有見地的惠勒(John Wheeler)。

1956年初,艾弗雷特完成博士論文初稿,提出哥本哈根詮釋以外的另一種解釋。哥本哈根詮釋可追溯至1926年薛丁格發表波動方程式,玻恩(Max Born)卻認為其中的波函數並不是真的波,而是一種機率振幅,其絕對值的平方就代表粒子在各種量子態的機率。隨後波耳、海森堡等人所代表的哥本哈根學派,進一步主張粒子在尚未被測量前,是處於各種狀態都有可能的「疊加態」,測量後才塌縮為某個單一明確的狀態。

薛丁格就是無法接受才提出「薛丁格的貓」思想實驗,諷刺哪有既生又死的貓。但由於哥本哈根詮釋獲得後續諸多實驗的支持,便成為量子力學的主流學說。只不過哥本哈根詮釋還是無法說明,粒子被觀測的那一瞬間發生了什麼事,而從疊加態塌縮成單一狀態。

而且就像愛因斯坦質疑的:「難道月亮只有在我們看它時才存在嗎?」或者反過來說,難道我們這個宇宙之所以存在,是因為宇宙之外有個上帝那樣的觀察者嗎?

多重世界詮釋

艾弗雷特試圖排除觀測者介入的必要性,他引入資訊理論中的熵與相關性來解釋「測量」與「糾纏」,指出波函數從未神祕塌縮,其實所有的可能性都如實發生了,觀測者與測量結果只是諸多互不相干的分支之一,例如我們打開箱子看到貓是死的,但在另一個分支中,貓卻是活的。

艾弗雷特的理論不用「測量造成量子態塌縮」這個前提,也能解釋那些量子物理的實驗。無奈指導教授惠勒擔心觸怒學界主流,要他大幅刪減論文內容,用抽象的數學名詞「相對態」包裝成哥本哈根詮釋的延伸補充。最後在1957年發表的變成一篇非常枯燥、形式化的精簡版論文,沒有獲得多少關注。

其實未等論文發表,艾弗雷特就已經接受五角大廈一份運籌分析的工作。1959年,惠勒邀他到哥本哈根訪問,並與大師波耳會談,卻受到更大的羞辱。他從此一直留在國防軍工產業,先後創辦了許多公司,未再返回學術界。

1970年,美國物理學家德威特(Bryce DeWitt)發現艾弗雷特原始未刪減的論文,特地寫文章加以介紹,並在三年後出版專書《量子力學的多重世界詮釋》,從此,「多重世界詮釋」便成為這個理論的正式名稱。

艾弗雷特或許會非常希望多重世界是真的,這樣他才可以想像有那麼一個平行宇宙,他與兒女的關係不會如此疏離、他的女兒不會因重度憂鬱症而自殺身亡。他也不會長期酗酒、51歲就因心臟病去世,可以活著看到學術界嚴肅看待他的理論,並見證愈來愈多物理實驗增加了多重世界詮釋的說服力。

按:艾弗雷特1982年7月19日倒在家中時,是19歲的兒子馬克(Mark Oliver Everett)發現的。1996年艾弗雷特的女兒伊莉莎白自殺身亡,兩年後他的妻子因癌症去世。馬克於1995年創立「鰻魚樂團」(Eels),身兼詞曲創作者與主唱,作品大量探討生離死別、孤獨寂寞,風格陰鬱沉重,應是反映出他的親身經歷。

馬克在2014年的演出。圖片來源:Wikipedia

Similar Posts