有关多重世界诠释理论（Many-worlds theory）的第二部分。

今年加州理工的理论物理学家卡罗尔(Sean Carroll)出版了一部新书，题为"Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime"（《深藏不露：量子世界和时空的涌现》，以下简称《深藏不露》）。本文是对这部著作的书评同时又简要的介绍了量子力学的多重世界诠释。

在《深藏不露》的开头，卡罗尔引用了伊索寓言中狐狸和葡萄的故事。一只饥饿的狐狸试图去够藤上的一串葡萄，结果发现够不到，又不想认输，于是宣称葡萄不能吃，转身跑了。卡罗尔说，这则寓言涵概了物理学家如何看待量子力学的古怪含义。

1950s年代提出的“多重世界”理论认为平行世界时时刻刻彼此分离

平行宇宙之父

卡罗尔希望这种情况能停止。他认为，用多世界理论，狐狸就可以吃到葡萄。该理论由美国物理学家休·埃弗雷特于20世纪50年代末提出，它把我们的宇宙看作无数相互分离的平行世界中的一个，一纳秒接着一纳秒，没有交叉或通讯。

加州理工学院的理论物理学家 Sean Carroll

60年过去了，多重世界理论是人类历史上最奇异但又完全合乎逻辑的理论之一，它直接从量子力学的基本原理发展而来，没有引入任何外部元素。它已经成为流行文化的一种主题，尽管许多受其启发的电影和电视剧情节总是无视这一理论，就像2011年的影片《另一个地球》那样，强调平行世界之间的联系。

在《深藏不露》这本书中，卡罗尔很有说服力地解释了多世界理论及其后埃弗雷特时代的演化，以及为什么我们的世界看起来如是。卡罗尔称埃弗雷特的智慧结晶是“我们关于现实的最佳视点”，这在很大程度上是因为它纯粹的逻辑性质。

抓住波函数

量子力学是现代亚原子物理学的基本框架。它已经成功地经受住了近一个世纪的考验，包括法国物理学家爱斯派克特(Alain Aspect)确认纠缠(entanglement)——或特定种类量子现象间的超距作用——的实验。在量子力学中，世界是通过两种基本成分的组合展现的。一种是光滑的、完全确定的波函数：一种以粒子位置和特征的多种可能性形式表达粒子信息的数学表述。第二个是实现其中某一可能性并消除所有其他可能性。关于这是如何发生的众说纷纭，但这可能是由于对波函数的观察，或者由于波函数进入了经典世界的某些部分。

许多物理学家表面上接受了1920s年代由玻尔(Niels Bohr)和海森堡(Werner Heisenberg)从观念上拼装的哥本哈根诠释(Copenhagen interpretation)【注：这句话并不严谨】。但由于几个原因，哥本哈根诠释难以被接受。其中一个事实是波函数是不可观测的，预言是概率性的，使函数塌缩的原因是神秘的。

觐见“教皇”玻尔，右二为H.E. (见微头条说明)

我们如何理解这种坍缩波？方程起作用，但是波函数"是什么"是解释量子力学争论的关键。卡罗尔概述了哥本哈根解释的几种替代方案，以及它们的优缺点。

一种选择是爱因斯坦和玻姆等人所倡导的隐变量方法，该方法基本上认为波函数只是暂时的修正，物理学家最终将取代它。另一种被福克斯(Christopher Fuchs)称为量子贝叶斯主义【注：quantum Bayesianism，有时简称QBism，参见前文《量子贝叶斯主义》，实际上量子力学的诠释远不止这两种】的理论认为，波函数本质上是主观的。因此，它仅仅是我们就测量结果应该相信什么的一个指南，而不是亚原子世界真实特征的一个名称。在海森堡晚年，他提出，我们必须改变对现实本身的看法。回顾亚里士多德提出的"潜能"(potency)概念——就像橡树子在适当的背景下长成橡树的潜力一样——他认为波函数代表了一种"中等"(intermediate)层次的现实。

爱因斯坦、玻尔及量子理论之战

卡罗尔认为，多世界理论是理解量子力学最直接的方法。它接受波函数的现实。实际上它说，整个宇宙只有一个波函数，且只有一个。它进一步指出，当一个事件在我们的世界中发生时，波函数中包含的其他可能性不会消失。相反，新的世界被创造出来，每一种可能性都是现实。该理论在量子力学概念框架内的纯粹的简单性和逻辑启发卡罗尔称其为"勇敢的"方法。他断言，不要担心那些额外的世界——我们看不见它们，如果多世界理论是正确的，我们就不会注意到它们的不同。许多其他的世界与我们的世界平行，但却隐藏得如此之深，以至于它们"就像被鬼魂居住一样"。

爱因斯坦和玻尔

分叉的猫

对物理学家来说，这个理论很有吸引力，因为它解释了量子力学中的许多困惑。例如，在薛定谔关于"半死不活"猫的思想实验中，猫只是分叉到不同的世界，每个世界只留下一只猫在盒子里。卡罗尔还指出，该理论为某些复杂现象提供了更简单的解释，比如黑洞为何辐射。此外，这一理论可能有助于对量子力学与相对论如何结合等难题提出一些仍属猜测性的想法。

薛定谔的半死不活猫

关于量子力学的实在论立场

《深藏不露》是针对非科学家的，又稍稍兼顾那些仍在为量子力学的意义争论不休的物理学家。卡罗尔向读者介绍从普朗克到现在量子物理学发展的最新状况，并解释了为什么在阐述多世界理论之前很难解释它。该书的核心是关于该理论含义的"苏格拉底式对话"(Socratic dialogue)。这段介于哲学上敏感的物理学家和科学上敏锐的哲学家之间的插曲，旨在扫除非科学家可能持有的直觉上的保留（态度）。

然而，对于卡罗尔轻松活泼、未经检验的关于现实的观点，非科学家们可能会有挥之不去的问题。像许多物理学家一样，他假设现实就是科学理论所说的那样……难道我们必须追随海森堡的领导吗?也就是说，我们是否必须依靠工具来讨论哲学家们几千年来发展起来的现实复杂性，来解释为什么狐狸很难得到那些葡萄？

多怪异的想法！

原文文献：

Nature 573, 30-32 (2019)，https://www.nature.com/articles/d41586-019-02602-8.