文/姚斌
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约翰·格里宾曾以一本深邃的《深奥的简洁》而著称。多年来，约翰·格里宾在量子物理学领域深耕细作，著述惊人，超过50部。在约翰·格里宾的眼中，“薛定谔的猫”是个神奇的“动物”。无数的科学家为之倾倒着迷，希望破解其谜团，做出最好的解释。它确实比科幻小说更科幻，然而薛定谔却是真实的人。
埃尔温·薛定谔在20世纪20年代中期创立了量子力学的科学分支中的一个方程。这个分支几乎不能算是一个正确的描述，但却为所有现代科学提供了基础。这个方程描述很小的物体，一般说来是原子大小或者比原子更小的物体。这为微观世界提供了唯一一种解释。没有这些方程，物理学家将无法建设核电站或制造原子弹和激光器，或者解释太阳为什么是炽热的。没有量子力学，化学家将仍然停留在黑暗时代，就不会有分子生物学，也不会有对DNA的理解，更不会有遗传工程——不会有任何科学。
约翰·格里宾认为量子理论代表着科学的最大进展，比相对论具有更大的意义，也更直接、更实用，甚至能引发许多奇特的预言。量子力学世界是那么神奇，就连阿尔伯特·爱因斯坦也发现其难以理解，因此拒绝接受由薛定谔及其同事创立的理论结果。爱因斯坦及许多科学家发现将量子力学方程视为一种数学上的简单表述更为合适，认为它仅是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述。但其本身隐藏了更深的真理，这些真理更接近于日常的真实性。因为量子力学给出的是：没有什么是真实的，我们不去观察它们时，则什么也不能说。薛定谔那只奇怪的猫用来区别量子世界以及日常生活中所见到的世界。
在量子力学世界中，日常所见的熟悉的物理定律不再成立，取而代之的是事件发生的概率性。例如，具有辐射性的原子可能衰变放出电子，也可能不。可以这样设计一个试验：具有辐射能力的具有50%的机会在某一时间内发生衰变。如果其衰变，就会被探测器记录下来。薛定谔尝试着用一个假想的实验来检验理论隐含的晦涩之处。他设想在一个封闭的房子中或匣子里，有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时，药瓶被打破，猫被毒死。也就是说，在现实世界中，猫有50%的机会被毒死。
然而，不用看匣子，我们就会肯定地说，猫可能死了也可能还活着。这就是量子力学的奇异之处。这两种机会取决于辐射物质，因而对猫来说除非被观察到，否则就没有真实性。原子可能衰变，也可能不；猫可能死，也可能活。除非我们向匣子中看，发生了什么。坚持量子力学直接解释的理论学者认为存在一个中间态，猫既不死也不活，直到进行观察看看发生了什么。除非进行观测，否则一切都不是真实的。
这个观点对爱因斯坦和其他科学家来说无非是麻醉剂。当引述世界由一大堆量子层次上的随机选择决定的理论时，爱因斯坦说道：“上帝不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非真实态之说，认为一定有内在的机制组成了事物的真实本性。他花了数年时间企图设计一个试验来检验这种内在真实性是否在起作用，但他没有完成这种设计就去世了。也许他没有活到看到他的思路所引发的结果会更好一些。
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1982年，在法国南巴黎大学，由艾伦·艾斯派克特领导的研究小组完成了意将探测量子非真实世界的内在真实性的系列实验。内在真实性——基本机制——被取名为“隐变量”，实验对象是从源中朝相反方向飞出的两个质子或粒子，基本上可以认为是对真实性的检验。两个从同一源中飞来的质子可以被两个检测器检测到，可测量它的偏振性质。根据量子理论，这种性质是不存在的。除非实施了测量，根据隐变量观点，每个质子从它产生就有“真实的”极性。由于它们同时发射，所以它们的极性是相互关联在一起的。但实际测量到的在与真实性的两种观点不一致。
这些关键的实验结果是没有含糊的。没有发现有隐变量理论所预言的那种关联，却发现了由量子理论所预言的那种关联。而且，正如量子理论所预言的那样，对一个质子的测量对另一个质子具有瞬间效应的影响。一些作用关联在一起，纠缠不清，虽然它们以光速飞离。相对论告诉我们没有信号能超过光速传播。实验证明世界没有内在的真实性。日常所谓的“真实性”在描述组成世界的基本粒子行为时不是一个好的方法，而且这些粒子同时连成不可分离的整体，每一个都能察觉到别的粒子发生的事。
艾斯派克特实验提供了一个具体的证据——这个证据表明：量子理论的古怪特性不仅是实际存在的，而且是可以观测到。一些哲学家长期一直在深思这样的一个事实：历史是没有意义的，过去并不存在。然而，宏观世界中的万物却是由满足量子规则的粒子所组成的。我们称之为真实的任何东西都是由不能视为真实的东西所构成。我们选择对现实的哪一种描述并不重要，我们需要的是来自真实实验的一些具体的证据。根据这些证据，从很多形而上学的选择当中选择出最好的解释。
艾斯派克特试验获得了与我们的尝试非常不同的世界观。它告诉我们，在某种意义上，曾经发生过相互作用的粒子将始终为同一系统的部分，它们共同对进一步的相互作用作出响应。实际上，我们看到的、摸到的、感觉到的一切事物都是由相互作用着的粒子集合来构成的。而这些粒子与其他粒子之间的相互作用可以追溯到大爆炸时期，通过大爆炸，宇宙才得以形成。
我们身体的原子是由这样一些粒子来构成的：其中一些曾经与宇宙中的流星靠得很近，而这颗流星现在是一颗遥远的星体的一部分；另一些粒子曾经构成某个遥远的、未被发现的行星上的某个生物的身体。事实上，构成我身体的这些粒子与构成你身体的那些粒子曾经靠得很近并且发生过相互作用。我们是同一个系统的两个部分，就像艾斯派克特实验中从中心源飞出的两个光子一样。如果在大爆炸过程中曾经相互作用过的所有物质都保持着它们之间的相互作用，那么它们当中的每一个粒子，不管它们是在我们所能看到的哪个星系里面，它们都“知道”其他所有粒子的存在。由此，我们必须承认任何事物都与其他事物联系着。适用宇宙的唯一一个整体的方法可能会解释人类意识之类的现象。
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当我们说到整个宇宙波函数的坍塌时，很难领会这意味着什么。而当我们在薛定谔悖论所说的匣子中寻找隐藏着的真实的猫，最后的结果是，这个匣子就提供了很好的案例。这个案例将演示宇宙力学多世界解释的威力。令人吃惊的是，其中的细节导致的不是一只真实的猫的出现，而是两只。在薛定谔的著名思想实验中，匣子里面有两种版本的波函数——“活猫”和“死猫”，两者是同样真实的。传统的哥本哈根解释从一个不同的角度来看待这些概率，它说，从效果上看，这两个波函数都同样的不真实。当我们往匣子里面观看时，它们当中只有一个固化为现实。
20世纪50年代，普林斯顿大学的研究生休·埃弗雷特接受了整个量子方程的表面价值，指出两只猫都是真实的，有一只活猫，有一只死猫，但它们位于不同的世界中。问题不在于匣子中的辐射性原子是否衰变，而在于它既衰变又不衰变。面临一个决定，整个——宇宙——分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余各个部分都是相同的。唯一的区别在于其中一个版本中，原子衰变了，猫死了；而在另一个版本中，原子没有衰变，猫还活着。这听起来就像科幻小说，然而它比科幻小说所探讨的要深得多，它是基于无懈可击的数学方程，基于量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。
埃弗雷特在1957年所做工作的重要性在于它吸收了这个看起来令人无法容忍的思想，并使用已经建立的量子理论规则将它安置在安全的数学基础之上。那时，他已经产生了关于多个现实和平行世界的完整的思想，并且这些思想独立于任何早期的推测。绝大多数早期的推测，事实上已经出现在科幻小说之中。
杰克·威廉森的科幻小说《时间》发表于1938年。在小说中，威廉森的世界是一个鬼现实的世界，在其中有英雄在采取一些行动。当做出一个关键的决定，一个鬼被选出来而成为具体的现实时，另一个鬼就坍塌并消失了。就像哥本哈根解释所描述的那样，在这里已经与波函数的坍塌发生了共鸣。威廉森的故事讲述的就是两个可供选择的世界，在采取某一个关键行动之前，其中的任何一个都不能成为具体的现实。这个行动发生在过去某一关键的时刻两个世界的路线交叉的地方。埃弗里特的世界是很多具体的现实之一，其中所有的世界都是同样真实的。在其中就连英雄都不能从一个现实进入其相邻的现实。但是，埃弗雷特的版本是科学事实，而不是科幻小说。
在经典的量子物理的基本实验——双孔实验——中，当只有一个粒子通过设备时，实验屏幕上产生的干涉图样解释为两个可供选择的现实的干涉。在一个现实中，粒子通过A孔；在另一个现实中，粒子通过B孔。当我们观察这两个孔时，我们发现粒子仅仅通过其中的一个，并没有干涉出现。粒子是如何来选择通过哪一个小孔呢？根据哥本哈根解释，它根据量子概率随机地进行选择——上帝确实和宇宙掷骰子。
但根据多世界解释，它并不在选择。当量子水平上面临一个选择时，不仅仅粒子本身，而且整个宇宙劈裂成两个版本。在一个宇宙中，粒子通过A孔；在另一个宇宙中，粒子通过B孔。在每一个宇宙中存在一个观察者，他看到粒子仅仅通过一个小孔，并且在以后这两个宇宙永远是彻底分离的，它们之间没有相互作用。这就是实验屏幕上没有干涉出现的原因。将这个图像与所有时间发生在宇宙的每一个区域的量子事件相乘，我们就会部分地理解为什么传统的物理学家在这个思想面前畏缩不前。
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多个世界解释为我们看待所生活的宇宙为什么应该是这个样子，提供了崭新的洞察。根据约翰·格里宾对多世界理论的理解，就我们对世界的理解而言，将来是不确定的，过去则是确定的。通过观察这一行动，我们已经从多个现实中选出一个“真正的”历史。一旦有人在我们的世界中看到一棵树，那么它就呆在哪儿，即使是没有人观察它。这表明所有道路都可以退回到大爆炸。在量子高速公路上的每一个枢纽，都有很多新的现实产生，但是通向我们的道路却是清晰的、毫不含糊的。然而有许多路径通向未来，“我们”的某一个版本将沿着它们中的每一个向前发展，我们自己的每一个版本都认为自己是在唯一的一条路径上，将会看到唯一的一个过去，但我们并不知道未来，因为它们有如此之多。
我们甚至会收到来自未来的信息，或者通过做梦或超意识来获得，如果你希望想象这种可能性的话。但那些信息可能并不会给我们带来很多好处，因为未来世界是多样化的，所以任何这种信息都会引起混乱和矛盾。如果我们根据这种信息去采取行动，我们更可能使我们自己发生偏斜而进入现实的分支，这并不是传递信息来的那个分支，所以这些信息变成“真实情况”是非常不可能的。那些认为量子力学为现实超感官知觉、传心术等提供了钥匙的人仅仅是在自欺欺人。
将宇宙的图像看作其中瞬时的“现在”以匀速运动，这个图像是过于简化了。真实的图像是一个多维的世界。就如同我们看到的真实世界：资本主义的世界同时与殖民主义的世界、与原始部落的世界共生并存。在所有可能的世界，“现在”铺开后通过所有的世界，到达每一个分支和弯路。在这个框架内留下有待回答的最大问题就是我们对现实的认识为什么应该是这样的——那些起源于大爆炸并通向我们的量子路径为什么刚好导致了宇宙中生命的出现？
问题的答案就在于我们经常所说的“人择原理”。人择原理说，我们宇宙中存在的条件，除了一些微小的变化外，恰恰是那种允许像我们这样的生命在其中演化的条件。所以，像我们这样的高级生命将宇宙看成我们周围所见到的这个样子是不可避免的。如果宇宙不是现在这个样子，我们将不能在这里观察它。我们可以想象，从大爆炸开始，宇宙通过许多条量子路径向前发展。在其中一些世界中，由于在宇宙开始膨胀点附近量子选择的不同，星星、行人从未形成，正如我们所知道的，生命并不存在。在空的宇宙中，应该没有生命存在。在反物质宇宙中，应该具有与我们非常相像的生命存在，它是一种真正的镜像世界。迷惑在于，适合于生命的理想世界为什么出现于大爆炸。
人择原理说或许存在许多可能的世界，我们是这个宇宙不可避免的产物。然而其他的世界在什么地方呢？难道他们也像哥本哈根解释中相互作用着的世界一样是鬼吗？我们知道时间和空间开始于大爆炸，难道它们相应于大爆炸之前整个宇宙中不同的生命圈吗？或者它们正是埃弗雷德的多个世界，它们全都存在，并且与我们的世界相垂直。
大多数可供选择的量子现实，不适合于生命，是空的。适合于生命的条件是特殊的，所以当生命体回过头去追溯产生他们的量子路径时，他们将看到特殊的事件，他们在量子道路上看到的分支不是建立在统计的基础之上的，而是那些导致生命出现的路径。多数与我们自己世界相似但具有不同的历史的世界合在一起构成巨大现实，形成一个小小的角落。不是运气而是选择从一系列量子可能性中挑选出适合于生命的特殊条件。所有世界都是同样真实的，但只有合适的世界中才存在观察者。
因此，我们要么不得不接受哥本哈根解释，连同它那鬼现实和半死的猫，要么不得不接受埃弗雷德的多世界解释。在没有更好的答案的情况下，我们就不得不正视目前能得到的最好的答案。在20世纪的科学巨匠们为量子真实性问题而苦苦思考了半个多世纪以后，我们仍然不得不承认，在目前情况下，科学对于世界的构成方式只能给出两种不同的解释，没有哪一个看起来更好些。简单地说，要么没有什么是真实的，要么一切都是真实的。
这个问题或许永远没有答案，因为缺少时间旅行，所以不可能设计出一个实验来验证这两种解释。但有一点是清楚的，最伟大的量子哲学家之一麦克斯·詹默指出，在科学史上，多世界解释无疑是目前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。从字面上讲，它能解释一切，包括猫的生与死。在量子的多世界中，我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上，你看到的就是你所得到的，没有隐变量，上帝不会掷骰子，一切都是真实的。在寻找“薛定谔的猫”的答案，多世界理论显然给出了一个最合适的解释，也给了我们一个“奇异”的世界观。