每个人心里都藏着一句"如果当初"。
如果当年那场考试,随手多蒙对一道选择题;
如果那天傍晚,话到嘴边又咽了回去;
如果早上没多睡那十分钟,就不会错过那班地铁……
我们总会忍不住想:另一条路上的自己,现在过得怎么样?
以前,这种念头只能算矫情,顶多是夜深人静时拿来折磨自己的素材。
但有一帮物理学家跳出来说:别急,你这个想法,说不定是真的。
你每做一次选择,世界就裂开一次。
另一个你,正在另一个宇宙里,替你过着"如果当初"的人生。
这就是大名鼎鼎的"平行宇宙",科幻电影最爱的设定之一。
别以为这是漫威编剧拍脑袋想出来的脑洞,它的源头,其实是量子力学的奠基人之一,薛定谔。
要听懂薛定谔的疯狂,得先认识当时统治物理学界的"哥本哈根诠释"。
这套说法很简洁:一个量子系统,可以同时处于好几种状态的叠加里,直到你去测量它,它才"啪"地随机坍缩成其中一种。
听起来很玄,但它确实能解释实验现象,所以大家都默认了。
但薛定谔觉得,这里有个地方特别别扭:凭什么一测量,宇宙就要"随机"挑一个结果?测量到底有什么魔力?
1952年,他在一次学术研讨会上,半开玩笑地抛出了另一个想法:说不定测量的时候,宇宙根本没做选择,而是当场分裂成了好几个平行宇宙。每个可能的结果,都在各自的宇宙里真实发生,一个都没落下。
不过薛定谔当时只是随口一提。
真正把这话变成一套正经理论的,是1957年普林斯顿大学的研究生埃弗雷特。
他管这个叫"多世界诠释":宇宙就像一棵疯狂分叉的大树,每分一次叉,就是一个新世界。
可惜这套理论太超前,当时没几个人买账,埃弗雷特心灰意冷,干脆转行去研究导弹了。
直到几十年后,人们才把他的论文翻出来,越看越上头。
但你先别急着信。
要理解平行宇宙,得先见识量子世界里最烧脑的一个实验:双缝干涉实验。
装置不复杂:一束光,前面放一块挡板,板上开两条缝,板后面立一堵屏。
要是光是一颗颗小粒子,穿过两条缝后,屏上应该只有两条亮斑,对吧?可实验看到的,是明暗相间的一整排条纹。
这是波的典型特征:两列波叠加,波峰撞上波峰就亮,波峰撞上波谷就暗。
这个结果说明,光有波动性。
这个实验最早是1801年英国物理学家托马斯·杨做的,他当年拿这个结果去挑战牛顿的"粒子说",差点被整个物理学界笑话,毕竟牛顿的威望摆在那儿。
但事实就是事实,条纹明晃晃地印在屏上,谁也没法否认。
到此为止还不太吓人。
真正让人头皮发麻的,是科学家把光换成了电子,一个接一个、慢悠悠地发射,让电子一个一个地穿过双缝。
单个电子彼此不认识,总该规规矩矩了吧?可攒够数量一看,屏上照样是明暗条纹。
单个电子穿过双缝的时候,居然自己跟自己发生了干涉,它就像同时穿过了两条缝。物理学家费曼有句话流传很广:双缝实验,包含了量子力学所有的秘密。
科学家不服气,在双缝前面装了个探测器,想看看电子到底走了哪条缝。
结果条纹消失了,屏上只剩两条亮斑,电子老老实实变回了"粒子"。
更离谱的是,把探测器挪到双缝后面,电子明明已经穿过去了,你再去探测它,条纹照样消失。它好像知道你在看它,你一看,它就变脸。
看到这儿,你八成想说:这电子是不是成精了?
其实它没成精,也根本不在乎你看不看它。
真相是:你想"看见"它,就必须跟它发生相互作用。
黑夜里你想看清一只萤火虫,就得拿手电照它,可手电光一打过去,萤火虫已经不是原来的它了。
探测器也一样,它要探测电子,就得派一个光子去撞电子,一撞,电子的状态就变了。
物理学里有一条特别残酷的规矩:不存在"不打扰的观察"。
所以,波和粒子,都不是电子的"本来面目"。
电子既不是波,也不是粒子,它只是"你用什么方法测它,它就表现出什么性质"。
拿双缝去测它,它就给你看波动性;拿探测器去量它的位置,它就给你看粒子性。
所谓波粒二象性,说白了,是人类硬造出来的两个概念模型,用来描述同一个没法描述的怪东西。
就好比同一道菜,你用筷子吃是夹,用勺子吃是舀,菜还是那道菜,变的只是你下手的工具。
更狠的还在后头。
1978年,物理学家惠勒设计了一个"延迟选择实验":光子都快撞上屏幕了,才临时决定要不要加探测器。结果光子好像能"穿越回去"决定自己刚才是什么,加探测器,它从头到尾就是粒子;不加,它从头到尾就是波。
连"过去"都被测量方式改写了。
这事儿搁谁身上都得懵半天。
也难怪当年爱因斯坦和玻尔为了这事儿吵了几十年。
爱因斯坦始终相信,量子世界的"随机"只是假象,背后一定有还没发现的"隐藏剧本",他还放过狠话:上帝不掷骰子。
玻尔则坚持:别扯了,量子世界的随机就是天生的,世界本来就是这么不讲道理。后来的实验一次次站在玻尔这边,可惜两位老爷子早就不在了,争论也没了主角。
特别是上世纪六十年代贝尔提出那个不等式之后,物理学家做了大量实验,结论都指向同一个方向:量子世界的不确定,不是因为我们知道得太少,而是它天生就这样。
换句话说,哥本哈根诠释的"随机"是真的随机,压根没什么隐藏剧本。可越是这样,"测量"就越像个谜,好好的叠加态,凭什么你一碰,它就碎了?
现在,把这种诡异放大到我们能看见的世界,就是那只著名的猫了。
薛定谔的猫,其实是个思想实验:一个密封的箱子,里面关着一只猫,还有一瓶毒药。毒药瓶的开合,由一个量子开关控制,这个开关处于叠加态,50%概率开,50%概率关。开关开,毒药释放,猫死;开关关,猫活。
其实这只猫换成狗、换成狮子、换成大象,实验一点都不会变,薛定谔只是觉得"猫"这个主角更容易让人记住罢了。
按照哥本哈根诠释,在打开箱子之前,开关就是"开和关"的叠加,猫也就跟着成了"死和活"的叠加,一只半死半活的猫。
薛定谔当年设计这个实验,就是想讽刺哥本哈根诠释:你听听,半死半活的猫,这不是搞笑吗?
但你要是较真想想,这事儿其实没那么荒唐。
我们之所以觉得"猫要么死要么活",是因为我们见过的猫,全都是"被测量过"的猫。
你听过它叫,看过它跑,这些全是信息,全是测量。
而箱子里的猫,是一只从未被观测过的猫。说它处于"既死又活"的可能状态,逻辑上并不矛盾,就像一个还没拆开的盲盒,你只能说里面可能装着什么,不能说它"已经确定"是什么。
直到打开箱子的那一刻,你才第一次真正"测量"它,它才定下来:要么死,要么活。
但哥本哈根诠释还有个说不圆的地方:凭什么偏偏是"你"打开箱子这一下,就决定了猫的生死?测量到底有什么魔力?
多世界诠释的回答很干脆:没魔力,也不用坍缩。
你打开箱子,看到的不是"随机抽中一个结果",而是宇宙当场分裂。
在一个宇宙里,猫活着;在另一个宇宙里,猫死了。你看到的活猫是真的,死猫也不是假的,它正好好地在另一个宇宙里躺着呢。
顺着这个逻辑往下想,就更上头了:你的每一次选择,每一次犹豫,每一次抛硬币,宇宙都会裂出对应的分支。
你早上出门左转,另一个你就右转了;你表白成功,另一个你就被发了好人卡;你成了程序员,平行宇宙里的你,可能正在工地上开挖掘机。
这不是心灵鸡汤,是多世界诠释最直接的推论。
还有人从这个推论里挖出一个更疯狂的思想实验,量子自杀:既然每次测量都会分裂宇宙,那总有一个宇宙里,你永远活着,永远看不见自己死。
听起来像是"永生"的漏洞,但不少人觉得,这恰恰说明多世界诠释有多不靠谱。
当然,物理学家们也没全押在多世界上,还有人提出退相干:猫和箱子里的空气、灰尘早就搅在一起,状态没等你打开箱子,可能就悄悄"定下来"了。
多世界,只是众多解释里最狂野的一种。
那平行宇宙到底有多少个?
弦理论给了一个让人血压飙升的答案:10的500次方。
这数字大到什么程度?把整个宇宙里所有的原子都加起来,也凑不出它的一个零头。
而且这还是粗略估计,不同版本的理论算出来的数字还不一样,反正都是人类想象力拉满的量级。
弦理论还说,不同宇宙之间,不光物理事实不一样,连物理定律都可能不一样,有的宇宙里,光速不是这个数,引力可能根本不叫引力。
不过,该泼的冷水还是得泼:平行宇宙目前没有任何实验能证实,而且大概率永远无法证实。
因为它讲的是"别的宇宙里发生了什么",而我们只能活在一个宇宙里,永远没法去隔壁串门。
科学有规矩:一个理论再漂亮,如果无法被检验,就永远只是假说。
平行宇宙,恰恰就是"理论上说得通、现实中测不到"的存在。
但话说回来,这并不妨碍它迷人。
量子世界告诉我们:一个微观粒子是什么,取决于你用什么方式去观察它。
那人生呢?人生的"现实",某种程度上也取决于你怎么选、怎么过。
平行宇宙到底存不存在,我们不知道;但"每一个选择都算数"这件事,至少在每一个宇宙里,都是真的。
所以,下次再为"如果当初"后悔的时候,不妨换个角度想:那个走了另一条路的你,说不定正在哪个宇宙里,羡慕着现在的你呢。
物理学给不了你确切的答案,但至少能给你一个重新看待"后悔"的角度,这也算量子力学送给我们普通人最好的礼物了。