本文來自科普博覽大家族科學大院（ID:kexuedayuan）
說到“平行宇宙”，科幻迷、影視迷都會腦洞大開：在我們生活的宇宙之外，還有其他宇宙存在，那邊還有一個“我” ……
然而， 讓人吃驚的是，“平行宇宙”這個概念真不是作家的異想天開，而是科學家提出來的。只不過，科學家眼中的“平行宇宙”並不是“還有一個我”那麼簡單，他們叫它“多宇宙”。
第一個提出多宇宙說法的 居然是他
若論人類歷史上最最精彩的辯論，非愛因斯坦和玻爾的“世紀論戰”莫屬。
1927年，第五屆“索爾維會議”在比利時布魯塞爾召開，這次的主題是“電子和光子”。除了索末菲和約爾當等少數科學家，世界上最有名的科學家悉數到場，留下了那張號稱凝聚了人類一半智慧的“物理學全明星夢之隊”世紀照片。
這是人類科學史，甚至人類歷史上最珍貴的一張照片，沒有之一（圖片來源：wiki）
前四天波瀾不驚，愛因斯坦一直沒說話，即使第三天玻爾、玻恩、海森堡“三英戰呂布”齊懟薛定諤，愛因斯坦依然穩如泰山。到了第五天下午，大神們開始上臺做總結陳詞。洛倫茲點名讓玻爾發言，玻爾重申了他的“哥本哈根解釋”：在測量電子的位置之前，討論電子在哪裡沒有意義。也就是說，這個物理世界並沒有什麼“客觀現實性”，物理學家去討論“本質”是無聊之舉。
看看吧，因為量子力學的出現，在原本穩定而實在的時空裡蕩起了一陣微妙的漣漪，世界變得模糊而不確定起來。
一直在臺下堅如磐石的愛因斯坦終於坐不住了：“什麼？哥本哈根學派簡直是一群神棍！物理學家就是要去深究萬物之理，不去討論世界的本質，那還研究什麼？”
他大步走上講臺，在黑板上畫了一個電子穿過小孔在屏幕上得到衍射圖像。按照“哥本哈根解釋”：電子穿過小孔後，衝向屏幕的是一團概率波，屏幕任何一點都可能成為它的落腳點，觀察後發現電子落在A點，這就是“波函數坍縮”！問題來了，屏幕上其他點竟然要同時對電子的觀測做出反應，這似乎暗示了一種超距作用，也就違背了相對論裡的“光速不變原理”！
哥本哈根解釋：測量後，概率波函數坍縮成具體位置。愛因斯坦：處處瞬間坍縮？超光速了！（圖片來源：wiki）
這場世紀論戰由此展開。篤信因果律的愛因斯坦認為：“上帝不會擲骰子！”而玻爾的哲學是：“你不要指揮上帝怎麼做。物理學的任務，不是要找出自然是什麼，而是對於自然，我們能說什麼。”
愛因斯坦：上帝不玩骰子。玻爾：別指揮上帝怎麼做。（圖片來源：google）
在眾多相信實證的物理學家眼裡，玻爾的哥本哈根解釋才是科學的態度，而當年物理學界最反叛最具革命性的愛因斯坦這次竟然站到了新生的量子力學的對立面上，成為了守舊的代名詞。艾倫菲斯特甚至氣憤的說：“愛因斯坦，我為你感到臉紅！你把自己放到了那些徒勞推翻相對論的人一樣的位置上了！”
在這之後的幾年裡，愛因斯坦捲土重來，用“光箱實驗”和“EPR佯謬”輪番向玻爾施壓，均被玻爾一一化解。（當然愛因斯坦並不認為自己在“EPR佯謬”上輸了，這個梗一直到50年後才真正得到解決，這是後話。）
眼看愛因斯坦即將敗走麥城，薛定諤挺身而出，他寫信給愛因斯坦，信中構想了一個實驗：
一隻貓被關在一個密閉的盒子裡，貓的生死取決於一個放射性原子的狀態，在一定時間內，這個原子有50%的幾率衰變，衰變反應會被蓋革計數器觀測到，並通過繼電器釋放一個錘子擊碎一小瓶氫氰酸，這隻貓就會死亡。
按照哥本哈根解釋，量子系統在被觀察之前一直處於疊加狀態，那麼這隻貓在打開盒子之前，是處於一種“既死又活”的狀態。如此超越凡人日常經驗的思想實驗，被後人稱為“薛定諤的貓”，位列物理學四大神獸！
“薛定諤的貓”（圖片來源：wiki）
“薛定諤的貓”之所以影響深遠，在於薛大神用他那超人的智慧將微觀的量子效應放大到了我們的日常世界。 如果哥本哈根學派繼續嘴硬，他們就不得不硬著頭皮 承認：“確實如此，沒打開盒子之前，那隻貓確實是‘既死又活’的！”
愛因斯坦收到薛定諤的信後大喜過望，他在回信中說：“如果只有一個人是誠實的，那個人就是你（除了勞厄），因為你知道無法迴避現實。其他人根本不知道他們在玩什麼冒險遊戲，（他們必須明白），現實是要建立在實驗的基礎上！”
在這之後，愛因斯坦更是如此嘲諷哥本哈根學派：“難道這意味著，我不看月亮的時候，月亮就不存在？”
愛因斯坦：我真的說過這句話。（圖片來源：google）
哥本哈根學派科學家們似乎遇到了最大的危機，薛定諤用一隻貓把他們推到了風口浪尖上，而同時對量子力學的研究也不僅僅侷限於微觀世界的物理意義，更是上升到了宏觀世界的日常現象，甚至被推上了哲學高度。
中國大哲人王陽明說過與愛因斯坦類似的話：“汝未看此花時，此花與汝心同歸於寂？”而貝克萊大主教也說過“存在即是被感知”。過去，科學家們只把這當成哲學上的唯心夢囈，科學研究的應該是 “可實證”的現實世界。而如今，按照哥本哈根解釋，我們的宇宙該是如何，竟然取決於我們的觀測，難道我們竟然處於一個“唯心”的世界？
王陽明：我也真的說過這話。（圖片來源：google）
“薛定諤的貓”這個梗當然逃脫不了科幻作家的視野，比如劉慈欣的《球形閃電》中：球形閃電竟然是比我們世界更高一層“宏世界”裡的宏電子，它之所以飄忽不定可以穿牆而入，就因為它的量子效應。人、動物和其他物體被球形閃電擊中，表面上變成一攤灰燼，實際上是變成了量子疊加態，彌散在空間中。偶爾他們還是會存在於我們的世界，但只要一觀察，他們就立馬消失了，這似乎就是“鬼魂”。
薛定諤一直想跟玻爾當面交流貓的問題，可惜的是，二戰爆發了，薛定諤被迫輾轉到愛爾蘭，在這裡他寫下了《生命是什麼》。1952年，他在都柏林做了一次演講，談到了他的貓，他開玩笑地警告他的聽眾，他將要說的話可能“看起來很瘋狂”。按照他的說法，“薛定諤方程”所描述的似乎是幾個不同的歷史，它們“是同時發生的”。
原來，是薛大神第一個提出了“多世界”的設想。
薛定諤在都柏林另一次演講的照片，他正在講解生命的實質（圖片來源：google）
多宇宙之父——艾弗雷特三世
薛定諤在都柏林的演講後第二年，一個化學系本科畢業的小夥子進入普林斯頓大學數學系，研究軍事博弈學。很快他又對理論物理產生了興趣，一邊跟著魏格納（1963年諾貝爾物理學獎）學習數學物理方法，一邊完成了軍事博弈學論文，取得了碩士學位。到了博士期間，他終於找到了自己的興趣，於是他投身惠勒門下研究量子力學基本原理。
他的同學如此評價他：“他太聰明瞭！從化學工程到數學，再到物理，其實他整天都在看科幻小說。我想說，這就是天賦。”這個天賦異稟的小夥子叫做休·艾弗雷特，由於他的父親和祖父也起了相同的名字：休，所以我們也可以叫他“艾弗雷特三世”。
艾弗雷特在1956年將他博士期間的研究彙編成一篇長論文《沒有概率的波動力學》(Wave Mechanics Without Probability)，他在文中提出一個革命性的觀點，認為 “波函數坍塌”這個違背直覺的設定就應該被“奧卡姆剃刀”砍掉，還不如承認波函數的客觀存在。之所以會遇到“薛定諤的貓”這種悖論，那是因為這時“分裂”成多個宇宙，在某些宇宙裡面貓死了，某些宇宙裡面貓還活著。這兩個宇宙“分裂”之後（請注意這裡的用詞：“分裂”），彼此孤立，再也沒有交集，可以認為它們彼此“平行”，因此艾弗雷特的“多宇宙”也被稱為“平行宇宙”。在其他一些地方，也有過“多重宇宙”的說法，它們都是一個意思。
貓死貓活的問題被艾弗雷特用多宇宙來解釋了（圖片來源：wiki）
有了“多宇宙”，量子力學裡最最神秘的雙縫干涉實驗就容易解釋了。
雙縫干涉實驗，在每一本中學物理教科書上都可以找得到，托馬斯楊用這個著名實驗證明了光的波動性。但是量子力學發展起來以後，有人想，如果用電子（或光子）一個個通過雙縫，還會產生干涉條紋嗎？說電子是波，當然應該產生干涉條紋啊，但電子明明是一個個通過的，難道它自己和自己干涉了嗎？說電子是粒子，那這個電子究竟走了哪條縫呢？
實驗物理學家說：不要吵，做個實驗。
隨著實驗手段的進步，還真有人做出了這樣的實驗，比如日本科學家外村彰給出的實驗結果圖案，如下圖，分別為11個、200個、6000個、40000個和140000個電子打在屏幕上出現的光點，可看出，隨著電子數越來越多，屏幕上逐漸出現了明暗條紋。
單電子干涉實驗結果（圖片來源：wiki）
單電子也能產生雙縫干涉條紋，似乎已無爭論，但電子究竟走的是哪條縫呢？按照艾弗雷特的多宇宙理論就簡單多了，根本就不需要“波函數坍縮”這個假設，就記住一點，在某些宇宙裡面，電子走左縫，而另一些宇宙裡面，電子走右縫。
艾弗雷特用一個多宇宙的設定，一下子完美的解釋了很多量子現象，比如EPR佯謬、馮諾依曼的邊界問題甚至波粒二象性，都一目瞭然了。更重要的是，量子力學終於擺脫了“觀察者”這個空中樓閣，雖然多了很多宇宙，但終於迴歸了現實世界，很多人心裡踏實多了，長舒了一口氣。
艾弗雷特三世：多世界理論是唯一能夠完全一致的解釋量子力學和世界現實的的方法。（圖片來源：google）
1959年，艾弗雷特滿懷憧憬來到哥本哈根面見玻爾。誰能想到，這竟然成了一次“災難性”的拜訪，對於量子力學的老學究們來說，“多宇宙”已經不止是離經叛道，而簡直是異端邪說了！事後，玻爾的追隨者萊昂•羅森菲爾德（Leon Rosenfeld）說，艾弗雷特“愚蠢得難以形容，連量子力學中最簡單的東西都無法理解。” 而艾弗雷特自己回憶起這個故事也說到：“（這次訪談）從一開始就註定是地獄……”
後來的另一次會面，玻爾（左三）和艾弗雷特三世（右二）在普林斯頓大學。（圖片來源：google）
這次會晤讓艾弗雷特心灰意冷，他離開了科學界，進入美國國防部，成為軍事專家。後來又出來創業，竟然很快成了百萬富翁。而他的“多宇宙”卻幾乎被丟進垃圾桶裡，幾乎無人問津。
到了1970年，德威特才發現了艾弗雷特塵封已久的驚人設想，一下子獲得了全世界的矚目！這是後話。
艾弗雷特在物理學界以外的幸福生活。（圖片來源：google）
艾弗雷特在上世紀70年代末曾想過重返物理學界，1977年應惠勒的邀請，他來到得克薩斯州奧斯汀做了一次演講，很受歡迎，而艾弗雷特也見到了多年來一直幫自己理論做推廣的德威特，以及後來一直幫多宇宙理論站臺的惠勒的學生——多伊奇。惠勒也準備在加州為艾弗雷特建造一個研究所，但他自己卻始終與多宇宙理論保持距離。後來艾弗雷特終究沒能回到物理學界的中心，一直保持著“世外高人”的姿態，他自己仍然對他的孩子——“多宇宙”充滿信心：“我必將因多宇宙理論而（在物理學史上）留名！”
1981年，艾弗雷特因為心臟病去世，他的兒子後來回憶道：“艾弗雷特對多宇宙理論從未動搖過信念！”
多宇宙理論是條噴火龍？
“多宇宙”理論最為吸引人的是，它拋棄了“觀察者”的特殊地位，每一個宇宙都是客觀的歷史和演化。諸如費曼、溫伯格、霍金、蓋爾曼等大牛，都曾經表示自己支持多宇宙的觀點。霍金雖然曾經常開玩笑：“一聽到薛定諤的貓，就想去拿槍”，但卻多次表示，多宇宙“顯然是正確的”。
△蓋爾曼：艾弗雷特的作品（多宇宙）被很多人描述為不同的世界，他認為每一個不同的歷史，分支的歷史，都被賦予了某種現實。（圖片來源：google）
也有不少大科學家旗幟鮮明的反對，比如貝爾、彭羅斯、斯特恩等。最為典型的反對原因是，為了一個電子，竟然如此興師動眾，引入這麼多宇宙？這也太“殺雞用牛刀”了吧？更何況，多出來這麼多宇宙，能量守恆在哪裡呢？
多出來這麼多宇宙，能量守恆往哪裡放？（圖片來源：google）
普林斯頓大學教授保羅·斯坦哈特有句著名的論斷：“如果一個理論能提供所有可能的結果，那麼任何實驗都不能排除這個理論。”
與之類似，著名宇宙學家、科普作家卡爾·薩根有一個“車庫裡的噴火龍”的段子：有人跟你說你家車庫裡有隻噴火龍，但是它既看不見，也摸不著，用各種物理探測方法都無法檢測得到，也對環境沒有任何影響，它是一個永遠無法推翻的命題。
科學哲學家波普爾曾經提出過一個非常重要的問題，也是現在科學界公認的一條黃金定律——一個學說只有具備可證偽性才應該被肯定。
難道多宇宙理論註定是一隻無法被檢測到的“噴火龍”嗎？
喂，你家車庫有條噴火龍！（圖片來源：google）
（未完待續）
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