量子力學「多世界解釋」的艱難誕生 成為哥本哈根解釋最大對手
2020-11-24 前瞻網量子力學「多世界解釋」的艱難誕生 成為哥本哈根解釋最大對手
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在1955年秋天的一個深夜，丹麥物理學家Aage Petersen與普林斯頓大學(Princeton University)的兩名研究生查爾斯•米斯納(Charles Misner)和休•埃弗雷特(Hugh Everett)在幾輪雪莉酒後辯論量子物理學的核心奧秘，Petersen為他的導師尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)的觀點辯護，玻爾是「哥本哈根解釋」(Copenhagen interpretation)的創始人，哥本哈根解釋是理解量子物理學的標準方式。哥本哈根解釋以玻爾著名研究所的所在地命名，這個解釋指出，超微小的量子世界與我們日常體驗的普通世界完全不同。
Petersen說，量子物理學只適用於這個超微小的領域，在這個領域裡，單個亞原子粒子發揮著它們的奇怪作用。它永遠不能用來描述由數以萬億計粒子組成的人、椅子和其他物體的世界——這個世界只能用艾薩克·牛頓的經典物理學來描述。而且，Petersen聲稱，這本身就是由量子物理學決定的：一旦涉及的粒子數量變大，量子物理學的數學就會退化為牛頓物理學的數學。
但Everett恃著有酒精壯膽，尖銳地抨擊了Petersen所倡導的正統立場。Everett指出，對於大量粒子來說，量子物理學並沒有真正退化為經典物理學。根據量子物理學，即使是普通大小的物體，比如椅子，也可以同時存在於兩個完全不同的位置(一種被稱為「量子疊加狀態」的薛丁格貓態)。Everett接著說，死抱著經典物理學不放是不對的，因為量子物理學被認為是一種更基礎的理論，是比經典物理學更基礎的基礎。後來，在寒冷的陽光下，Everett重新考慮了自己的這個立場，並決定朝著這個方向加倍努力。從那天晚上開始，他進一步闡述了自己的觀點，並把他對量子正統學說的攻擊寫成了一篇博士論文。他在給Petersen的一封信中寫道：「是時候……讓量子物理學回歸本質，重新把它作為一種基本理論來對待，不再依賴於經典物理學。」
為了解決疊加狀態的問題，Everett提出一些非常激進的想法，這些想法似乎更適合他在業餘時間讀的科幻小說裡出現，他說，量子物理學實際上隱含無限個幾近相同的平行宇宙，這些宇宙在量子實驗進行時不斷地分裂。Everett在量子物理數學中發現的這個奇怪的想法被稱為多世界解釋。
幾乎是一下子，多世界的解釋就在普林斯頓大學的博士導師、著名物理學家約翰·惠勒(John Wheeler)處遇到了障礙，惠勒是物理學家中的物理學家;在物理領域之外，他並不是很出名，但他認識這個領域裡的每個重要人物，他是玻爾的門生，與愛因斯坦關係密切。在Everett出現的十五年前，惠勒就已經指導了年輕的理察·費曼取得博士學位;後來，他又成為了數十位更著名物理學家(包括去年諾貝爾物理學獎得主Kip Thorne)的博士導師。
Everett的奇怪想法最初吸引了惠勒，因為他們都認為量子理論可以應用到整個宇宙本身，實現這個想法是惠勒所夢寐以求的。但惠勒也是一個政治動物，他小心翼翼地想避免偏離哥本哈根的量子正統學說，免得招致他導師玻爾的憤怒。惠勒試圖打破這一怪圈的舉動直接得令人振奮：他直接前往哥本哈根，試圖得到玻爾對Everett研究的認可，把Everett的研究作為是哥本哈根對量子理論本質的官方界線的延伸。
事情進展並不順利。惠勒在哥本哈根寫給Everett的信中說，要說服波爾消除對Everett觀點的批評「需要花費很多時間，需要很有力的論據來和像玻爾這樣務實、意志堅強的人去進行大量的爭論，還需要進行大量的寫作和重寫。」惠勒懇請Everett親自到哥本哈根來，「和最偉大的拳擊手戰鬥(即波爾)。」但是Everett對「戰鬥」或重寫任何東西都不是特別感興趣。他對自己的想法很有信心，也不被學術生涯的智力魅力所吸引。他更感興趣的是錢和錢能帶來的東西：美味的食物和飲料，物質上的奢侈和女人。他想要的是《廣告狂人》的生活方式，而不是坐在教授的辦公室裡。當惠勒的信來到的時候，Everett已經安排好了一份工作，這份工作能夠給到他想要的東西：惠勒在五角大樓裡做一名研究人員，在冷戰最激烈的時候推測核飛彈交戰的後果。
惠勒從歐洲回來後，他強迫Everett大幅修改他的論文，並刪除了幾乎所有關於「分裂世界」的內容。刪除完成之後，Everett就離開了普林斯頓，再也沒有回到學術界。在他後來為五角大樓工作的職業生涯中，Everett認為核戰爭可能是更可怕的世界，並繼續與人合著了關於放射性沉降物的最早和最有影響力的報告之一。
但Everett最終還是到了哥本哈根。1959年3月，他在歐洲出差期間前往丹麥，向玻爾提出了自己的想法。正如Everett後來描述的那樣，這次見面「從一開始就註定要失敗」。Everett和波爾都沒有動搖。當時也在哥本哈根的Misner說：「玻爾關於量子力學的觀點基本上被全世界成千上萬的物理學家完全接受，並且每一天都在身體力行。指望玻爾和一個孩子聊一個小時天就能完全改變他自己的觀點是不現實的。」
Everett的研究石沉大海。直到20世紀70年代，它才得以復甦，但即便是在那個時候，它也很難流行起來。後來Everett最後一次介入了關於他研究的學術辯論;1977年，惠勒和他的同事布萊斯·德威特(Bryce DeWitt)邀請Everett在德克薩斯大學談談他的研究。當時在奧斯汀的年輕物理學家之一是大衛·多伊奇(David Deutsch)，他後來成為多世界解釋的堅定擁護者。Everett「充滿了緊張的能量，高度緊張，而且非常聰明，」多伊奇回憶道。「他對許多宇宙都充滿熱情，在防禦方面既非常有力又很微妙。」
德威特、多伊奇等人的研究導致了多世界的解釋在接下來的幾十年裡變得更加流行。但Everett並沒有機會看到多世界解釋成為哥本哈根解釋的最大對手。他於1982年死於嚴重的心臟病，享年51歲。按照他的意願，他的家人將他火化，並讓他的骨灰和垃圾一起被收集起來。但Everett的好辯和頑皮的精神仍然存在於他的理論中，他的理論誕生於60多年前的一場醉醺醺的辯論中，至今仍在物理學家中引發激烈的爭論。
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