量子力學「多世界詮釋」的艱難誕生之路
2020-12-05 中國科學技術館
在1955年秋天，喝了幾杯雪莉酒後，丹麥物理學家Aage Petersen和兩個普林斯頓的研究生Charles Misner和Hugh Everett就量子物理的核心問題展開了辯論。Petersen在維護自己導師，「哥本哈根詮釋」提出者尼爾斯·玻爾的想法，哥本哈根詮釋是理解量子力學的標準方式，這一詮釋得名於玻爾著名的研究院的所在地，這一研究院聲稱極小尺度的量子世界和我們日常的生活經歷完全不同。
Petersen說，量子物理只適用於尺度極小的領域，其中亞原子粒子會有奇異的性質。量子物理永遠不會用於描述人，椅子，以及其他包含著幾億億億個這樣的粒子的世界，這些東西只能用艾薩克·牛頓的經典物理來加以描述。並且Petersen還聲稱這一性質是由量子物理本身決定的：量子物理的數學表達在牽涉的粒子數目變多之後就會回到牛頓物理的數學。
幾杯酒下肚，Everett膽子也大了起來，他思維縝密地攻擊了Petersen提出的傳統思路。Everett指出，量子物理並不一定在粒子數變多的時候回歸到經典物理。根據量子物理，日常生活中的物體也可以同時處於兩個完全分離的地方，這一觀點被稱為「量子疊加」，和薛丁格的貓有很大的相似性。Everett還說，和經典物理相適應來解決問題是不對的，因為量子物理應該是一個更加基本的理論，應該是量子物理支持著經典物理。
然後，在冷冷的日光中，Everett重新考慮了自己的想法，決定在這一看法上賭一把。他將那一晚的想法進行擴展，將自己對量子領域權威看法的攻擊寫成了博士論文。他在給Petersen的信中寫道：「是時候將（量子物理）看作基本理論而完全不倚仗經典理論了。」
為了解決疊加問題，Everett提出了一些十分激進的想法。這些想法似乎在他業餘時間讀的廉價科幻小說中更為合適：他說量子物理實際上依賴於幾乎無限數量的，基本相同的平行宇宙，只要有一個量子實驗進行，這些平行宇宙就彼此分離，這一過程持續發生。Everett這一奇異的想法潛伏在量子物理的數學中，得名「多世界」解釋。
Wheeler一開始對Everett的奇異想法很有興趣，因為這些想法預示著量子理論可以應用於整個宇宙，這是Wheeler做夢都想幹的事情。但是Wheeler是一個政治動物。他覺得不遵從傳統的哥本哈根解釋會使自己的導師玻爾很生氣，對此他十分小心。而他解決這個問題的方式也很直接：他去了哥本哈根，嘗試得到玻爾對Everett工作的認可，使得其作為量子理論性質官方解釋，即哥本哈根解釋的一個延伸。
但這件事進行得並不順利。Wheeler說讓玻爾對Everett的看法改變「需要花很長的時間，很多的寫信和回信，要和一個像玻爾那樣執拗的人進行很多的爭論。「Wheeler膽戰心驚地將Everett請回哥本哈根來與「最強的戰士（玻爾）作戰」。
Everett對爭論和信件交流並沒有多少興趣。他對自己的想法很有自信，對學術生涯智慧的魅力也沒有興趣。他的興趣在於錢和錢能買來的東西，比如美酒佳餚，物質享受，香豔美人。他想要過一種廣告狂人的生活，而不想呆在教授的辦公室裡。在Wheeler來信之前，Everett已經安排了一個正好可以滿足這一切的工作：他在五角大樓找了一份研究工作，在冷戰高潮中權衡假想中的核飛彈交換時的結果。
Wheeler從歐洲回來之後，逼著Everett對他的論文進行大型修改，將提到「分離世界」的說法幾乎全部刪去。這件事完成之後，Everett離開了普林斯頓，也永遠離開了學術界。他後來為五角大樓工作時考慮可能發生的恐怖的核大戰的世界，並且撰寫了關於放射性核廢料最早和最有影響力的報告。
但是Everett最終還是去了哥本哈根。在1959年三月，他去歐洲辦事，也去了丹麥並向玻爾表述了他的想法。在Evereet後來的描述中，這場會議「從一開始就沒有希望」。Evereet和玻爾都沒有被說服。當時也在哥本哈根的Misner說：「玻爾對於量子力學的看法受到了全世界幾千名每天都運用量子物理的物理學家的廣泛接受，要讓一個孩子用一個小時說服他完全改變自己的觀點是不現實的。」
Everett的工作幾乎被完全遺忘了。直到七十年代才重新獲得重視，但那時也是慢慢才變得流行。Everett確實為自己的工作成果進行過最後一次學術辯論；1977年Wheeler和他的同事Bryce Dewitt邀請Everett到德克薩斯大學對他的工作進行演講。當時在場的一個年輕的物理學家David Deutsch後來變成了多世界解釋的堅定支持者。Deutsch回憶說Everett「容易緊張，極為聰明，他對多世界理論熱情很高，他的反擊很強健也很精微。」
在隨後幾十年，DeWitt，Deutsch和其他多世界理論的支持者讓多世界解釋變得越來越流行。但是Everett最終沒能夠看到多世界解釋到達今天的地位：成為哥本哈根詮釋的最有力的競爭對手。他在1982年死於嚴重的心臟病，享年51歲。根據他的意願，他的家人將他火化，並將骨灰和垃圾撒在一起。但是Everett喜好爭辯，玩世不恭的精神仍在他的理論中存在，這種精神在60多年前的一場酒後辯論開始，直到現在仍然激勵著物理學家間的爭論。
關於作者：
Adam Becker：《什麼是真實的？量子物理未竟的搜尋》的作者。
（翻譯：劉博堯 審校：麼宇輝）
原文連結：https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-difficult-birth-of-the-many-worlds-interpretation-of-quantum-mechanics/
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