那么，△e和△t都很确定，海ร森堡的公式△ex△th2π也就不成立。所以整个量子论是错误的！
那么เ，△e和△t都很确定，海森堡的公式△ex△th2π也就不成立。所以整个ฐ量子论是错误的！
更重要的是，物理学不仅能够解释过去和现在，它还能预言未来。我们的定律和方แ程能ม够毫不含糊地预测一颗炮弹的轨迹以及它降落的地点；我们能预ไ言几千年后的日食，时刻准确到เ秒；给我一张电路图，多复杂都行，我能ม够说出它将做些什么；我们制ๆ造的机器乖๔乖地按照我们预ไ先制定好的计划运行。事实上，对于任何一个系统，只要给我足够的初ม始信息，赋予我足够的运算能力，我能够推算出这个体系的一切历史，从它最初怎样开始运行，一直到它在遥远的未来的命运，一切都不是秘密。是的，一切系统，哪怕骰子也一样。告诉我骰子的大小，质量，质地，初度，高度，角度，空气阻力，桌子的质地，摩擦系数，告诉我一切所需要的情报，那么เ，只要我拥有足够的运算能力，我可以毫不迟疑地预先告诉你，这个ฐ骰子将会掷出几点来。
更重要的是，物理学不仅能ม够解释过去和现在，它还能预言未来。我们的定律和方程能ม够毫不含糊地预测一颗炮弹的轨迹以及它降落的地点；我们能预言几千年后的日食，时刻准确到เ秒；给我一张电路图，多复杂都行，我能ม够说出它将做些什么；我们制造的机器乖๔乖地按照我们预先制ๆ定好的计划运行。事实上，对于任何一个ฐ系统，只要给我足够的初始信息，赋予我足够的运算能力，我能够推算出这个体系的一切历史，从它最初怎样开始运行，一直到เ它在遥远的未来的命运，一切都不是秘密。是的，一切系统，哪怕骰子也一样。告诉我骰子的大小，质量，质地，初度，高度，角度，空气阻力，桌子的质地，摩擦系数，告诉我一切所需要的情报，那么，只要我拥有足够的运算能ม力，我可以毫不迟疑地预ไ先告诉你，这个ฐ骰子将会掷出几点来。
转投物理后不久，第一次世界大战爆了。德布罗意应征入伍，被分派了一个无线电技术人员的工作。他比可怜的亨利·莫斯ั里要幸运许多，能够在大战之后毫无伤，继续进入大学学他的物理。他的博士导师是著名的保罗·朗之万paທul浪evin。
转投物理后不久，第一次世界大战爆了。德布罗意应征入伍，被分派了一个无线电技术人员的工作。他比可怜的亨利·莫斯ั里要幸运许多，能够在大战之ใ后毫无伤，继续进入大学学他的物理。他的博士导师是著名的保罗·朗之万paທul浪evin。
二
二
x号表示“并且”aທnd，这里无非是说，宇宙的态由á电子态，我们的态和其他部分的态共同构成。在我们尚未进行观测时，只有电子态处在叠加中，而正如我们讨论过的，仅涉แ及电子时，这两个态仍然可能在另一个世界里造成投影而互相感觉。可是，一旦我们进行了观测，宇宙态就变成：
a|通过左缝|观测到左ุ的我们+b|通过右缝|观测到右的我们x|宇宙的其他部分
现在叠加的是两个ฐ更大的系统态：“|通过左缝|观测到左的我们”和“|通过右缝|观测到右的我们”，它们可以简并成|我们现电子在左和|我们现电å子在右，分别ี存在于“知左”和“知右”世界ศ。观测者的“分裂”，也就在这一刻因为ฦ退相干而生了。因为维数庞大，“知左”和“知右”世界ศ几乎不互相干涉แ，因此在这个层次上，我们感觉不到เ量子态的叠加。
但是，作为宇宙态矢量本身来说，它始终按照薛定谔方程演化。只有一个“宇宙”，但它包含了多个“世界”。所谓的“坍缩”，只不过是投影在的某个世界ศ里的“我们”因为身在此山中而产生的幼稚想法罢了。最后要提醒大家的是，我们这里所说的空间、维度，都是指构造的希尔伯特空间，而非真实时空。事实上，所有的“世界ศ”都生在同一个ฐ时空中ณ而不是在另一些维度中，只不过因为互相正交而无法彼此交流。你一定会觉得很不可思议，但量子论早就已๐经不止一次地带给我们无比的惊讶了，不是吗？图片：cນ{0,ไ10}o{0่,ไ1้0}mdfall5jpg
第十章不等式
一
在多世界ศ奇境中的这趟旅๓行可能会让大家困惑不解，但就像爱丽丝在镜中读到的那ว晦涩的长诗jabbຘer9๗ocky，它无疑应该给人留แ下深刻的印象。的确，想象我们自身随着时间的流逝不停地分裂成多个世界里的投影，而这些分身以几何数目增长，以至无穷。这样一幅奇妙的景象实在给这个ฐ我们生活其中的宇宙增添了几分哭笑不得的意味。也许有人会觉得，这样一个ฐ模型，实在看不出有比“意识”更加可爱的地方，埃弗莱特，还有那ว些拥护多世界ศ的科学家们，究竟看中ณ了它哪一点呢？
不过m9๗i的好处也是显而易见的，它最大的丰功伟绩就是把“观测者”这个碍手碍脚的东西从物理中一脚๐踢开。现在整个宇宙只是严å格地按照波函数演化，不必再低声下气地去求助于“观测者”，或者“智能ม生物”的选择了。物理学家现在也不必再为ฦ那个ฐ奇迹般的“坍缩”大伤脑筋，无奈地在漂亮的理论框架上贴上丑陋的补丁，用以解释r过程的机理。我们可怜的薛定谔猫也终于摆脱了那ว又死又活的煎æ熬，而改为自得其乐地生活一死一活在两个不同的世界ศ中。
重要的是，大自然又可以自己做主ว了，它不必在“观测者”的阴影下战战兢兢地苟延残喘，直到某个ฐ拥有“意识”的主ว人赏了一次“观测”才得以变成现实，不然就只好在概率波叠加中埋没一生。在m9i里，宇宙本身重新า成为唯一的主ว宰，任何观测者都是它的一部ຖ分，随着它的演化被分裂ฐ、投影到各种世界中ณ去。宇宙的分裂ฐ只取决于环境的引入和不可逆的放大过程，这样一幅客观的景象还是符合大部ຖ分科学家的传统口味的，至少不会像哥本哈根派那ว样让人抓狂，以致寝食难安。
m9i的一个ฐ副产品是，它重新回到了经典理论的决定论中去。因为就薛定谔方程本身来说，它是决定性的，也就是说，给定了某个时刻t的状态，我们就可以从正反两个ฐ方向推演，得出系统在任意时刻๑的状态。从这个意义上来说，时间的“流逝”不过是种错觉！另外，既然不存在“坍缩”或者r过程，只有确定的u过程，“随机性”便不再因人而异地胡搅蛮缠。从这个意义上说，上帝ຓ又不掷骰子了，他老人家站在一个高高在上的角度，鸟瞰整个宇宙的波函数，则一切仍然尽在把握：宇宙整体上还是严格地按照确定的薛定谔方แ程演化。电å子也不必投掷骰子，做出随机的选择来穿过一条缝：它同时在两ä个世界中各穿过了一条缝而已。只不过，对于我们这些凡夫俗子，芸芸众生来说，因为我们纠缠在红尘之ใ中，与生俱来的限制ๆ迷乱了我们的眼睛，让我们只看得见某一个世界ศ的影子。而在这个ฐ投影中，现实是随机的，跳跃的，让人惊奇的。
这里顺ิ便澄清一下词语方面的问题，对于m9i，一般人们喜欢把多个ฐ分支称为ฦ“世界ศ”9orld，把它们的总和称为“宇宙”univer色，这样一来宇宙只有一个ฐ，它按照ั薛定谔方แ程展，而“世界”有许多，随着时间不停地分裂。但也有人喜欢把各个分支都称为ฦ“宇宙”，把它们的总和称为“多宙”multiver色，比如著名的多宇宙派物理学家daທviddeutsch。这只是一个叫法的问题，多世界还是多宇宙，它们指的是一个ฐ意思。
然而，虽然m9๗i也算可以自圆其说，但无论如何，现实中存在着许多个宇宙，这在一般人听起来也实在太古怪了。哪怕是出于哲学上的雅致理由特别是奥卡姆剃๙刀，人们也觉得应当对m9i采取小心的态度：这种为了小小电å子动辄把整个宇宙拉下水的做法不大值得欣赏。但在宇宙学家中ณ，m9i却是很流行和广受欢迎的观点。特别是它不要求“观测者”的特殊地位，而把宇宙的历史和进化归结到它本身上去，这使得饱受哥本哈根解释，还有参予性模型诅咒之ใ苦的宇宙学家们感到异常窝心。大致来说，搞量子引力比如弦和搞宇宙论等专业的物理学家比较青睐m9i，而如果把范围扩大到เ一般的“科学家”中去，则认为ฦ其怪异不可接受的比例就大大增加。在多世界ศ的支持者中，有我们熟悉的费因曼、温伯格、霍金，有人把夸克模型的建立者，1้969年诺贝尔物理奖得主盖尔曼murraທygell-maທnn也计入其中，不过作为ฦ量子论“一致历史”9๗thistory解释的创建人之一，我们还是把他留到史话相应的章节中ณ去讲，虽然这种解释实际上可以看作m9i的加强版。
对m9i表示直接反对的，著名的有贝尔、斯特恩stein、肯特kent、彭罗斯等。其中有些人比如彭罗斯也是搞引力的，可以算是非常独特了。
但是，对于我们史话的读者们来说，也许大家并不用理会宇宙学家或者其他科学家的哲学口味有何不同，重要的是，现在我们手上有一个哥本哈根解释，有一个ฐ多宇宙解释，我们如何才能ม知道，究竟应该相信哪一个呢？各人在生活中ณ的审美观点不同是很正常的，比如你喜欢贝多芬而我喜欢莫扎特，你中意李白我沉迷杜甫，都没有什么好大惊小怪，但科学，尤其是自然科学就不同了。科学之ใ所以伟大，不正是因为ฦ它可以不受到เ主观意志的影响，成为宇宙独一无二的法则吗？经济学家们或者为了各种不同的模型而争得你死我活，但物理学的终极目标不是经世致用，而是去探索大自然那深深隐藏着的奥秘。它必须ี以最严苛的态度去对待各种假设，把那些不合格的挑剔出来从自身体系中ณ清除出去，以永远保持它那ว不朽的活力。科学的历史应该是一个不断ษ检讨自己，不断以实践为唯一准绳，不断ษ向那个柏拉图式的理想攀登的过程。为了这一点，它就必须一个ฐ甄别ี的机制，把那ว些虽然看上去很美，但确实不符合事实的理论踢走，这也就成为它和哲学，或者宗教所不同的重要标志。
也许我们可以接受那ว位著名而又饱受争议的科学哲学家，卡尔·波普尔karlpopper的意见，把科学和形而上学的分界ศ线画在“可证伪性”这里。也就是说，一个科学的论断必须ี是可能被证明错误的。比如我说：“世界上不存在白色的乌ไ鸦。”这就是一个ฐ符合“科学方แ法”的论断，因为只要你真的找到一只白色的乌鸦，就可以证明我的错误，从而推翻我这个ฐ理论。但是，如前面我们举ะ过的那ว个例子，假如我声称“我的车库里有一条看不见的飞龙。”，这就不是一个ฐ科学的论断，因为ฦ你无论如何也不能证明我是错的。要是我们把这些不能ม证明错误的论断ษ都接受为ฦ科学，那“科学”里滑稽的事情可就多了：除了飞龙以外，还会有三个ฐ头的狗、八条腿的驴，讲中ณ文的猴子……无奇不有了。无论如何，你无法证明“不存在”三个头的狗，是吧？
如果赫兹在1้88๖7年的实验中没有现电磁波引的火花，那ว么麦克斯ั韦理论就被证伪了。如果爱丁顿ู在1919年日食中没有现那些恒星的位移，那么爱因斯坦的相对论就被证伪了虽然这个实验在今天看来不是全无问题。如果吴健雄等人在1956－1957๕年的那次实验中没有找到他们所预计的效应，那么杨和李的弱作用下宇称不守恒设想就被证伪了。不管是当时还是以后，你都可以设计一些实验，假如它的结果是某某，就可以证明理论是不正确的，这就是科学的可证伪性。当然，有一些概念真的被证伪了，比如地平说、燃素、光以太，但不管如何，我们至少可以说它们所采取的表达方แ式是符合“科学”方法的。
另外一些，比如“上帝ຓ”，那可就难说了，没有什么เ实验可能证明上帝ຓ“不存在”不是一定要证明不存在，而是连这种可能都没有。所以我们最好还是把它踢出科学领域，留给宗教爱好者们去思考。
回到史话中ณ来，为了使我们的两种解释符合波普尔的原则ท，我们能ม不能设计一种实验，来鉴定究竟哪一种是可信，哪一种是虚假的呢？哥本哈根解释说观测者使得波函数坍缩，m9๗i说宇宙分裂ฐ，可是，对于现实中的我们来说，这没有可观测的区别ี啊！不管怎么样，事实一定是电å子“看似”随机地按照波函数概ฐ率出现在屏幕的某处，不是吗？就算观测1้0่0万次，我们也没法区分哥本哈根和多世界究竟哪个不对啊！
自70่年代以来由泽dieterzeh、苏雷克9๗ojciechhzurek、盖尔曼等人提出、展、并走红至今的退相干理论de9ce对于埃弗莱特的多宇宙解释似乎ๆ有巨大的帮助。我们在前面已经略微讨论过了，这个理论解释了物体如何由á微观下的叠加态过渡到เ宏观的确定态：它主ว要牵涉แ到类如探测器或者猫一类物体的宏观性，也即比起电å子来说多得多的自由度的数量，以及它们和环境的相互作用。这个理论在m9๗i里可谓如鱼得水，它解释了为ฦ何世界没有在大尺度下显示叠加性，解释了世界如何“分裂ฐ”，这些都是m9๗i以前所无法解释的。笼统地说，当仪器观测系统时，它同时还与环境生了纠缠，结果导致仪器的叠加态迅退化成经典的关联。我们这样讲是非常粗略的，事实上可以从数学上证明这一点。假如我们采用系统所谓的“密度矩阵”desitymaທtrix来表示的话，那么เ这个ฐ矩阵对角线上的元素代表了经典的概ฐ率态，其他地方则ท代表了这些态之ใ间的相干关联。我们会看到，当退相干产生时，仪器或者猫的密度矩阵迅对角化，从而使得量子叠加性质一去不复返参见附图。这个过程极快，我们根本就无法察觉到เ。
不过，尽管退相干理论是m9i的一个ฐ有力补充，它却不能说明m9๗i就是唯一的解释。退相干可以解答为ฦ什么在一个充满了量子叠加和不确定的宇宙中ณ，我们在日常大尺度下看世界ศ仍然似乎是经典和“客观”的，但它不能解答波函数到底是一直正常展下去，还是会时不时地跃迁。事实上，我们也可以把退相干用在哥本哈根解释里，用来确定“观测者”和“非观测者”之间的界ศ限——按照它们各自的size，或者自由度的数量！那些容易产生退相干的或许便更有资格作为观测者出现，所谓的观测或许也不过是种不可逆的放大过程。可是归根到底，我们还是不能确定到เ底是哥本哈根，还是多宇宙！
波普尔晚年的时候他1้994๒年去世，我想他的心情会比较复杂。一方แ面他当年的一些论断是对的，比如量子力学本身的确没有排除决定论的因素也没有排除非决定论。关于互补原理，当年他在哥本哈根几乎ๆ被玻尔所彻底说服，不过现在他还是可以重新考虑一下别的aທlternatives。另一方แ面，我们也会很有兴趣知道波普尔对于量子论领域各种解释并立，几乎无法用实践分辨开来的现状表会什么看法。
但我们还是来描述一些有趣的“强烈支持”m9i的实验，其中ณ包括那ว个ฐ疯狂的“量子自杀”，还有目前炙手可热，号称“利用多个平行世界ศ一起工作”的量子计算机。
饭后闲话：证伪和证实
关于“科学”的界定，证实和证伪两ä派一直吵个不休，这个题目太大，我们没有兴趣参予，这里只是随便聊两句证实和证伪的问题。
怎样表述一个命题才算是科学的？按照证伪派，它必须ี有可能被证明是错误的。比如“所有的乌鸦都是黑的”，那么เ你只要找到เ一只不是黑色的乌ไ鸦，就可以证明这个命题的错误，因此这个命题没有问题。相反，如果非要“证实”才接受这个论断的话，那ว可就困难了，而且实际上是不可能的！除非你把所有的乌鸦都抓来看过，但你又怎么能知道你已๐经抓尽了天下所有的乌ไ鸦呢？
对于科学理论来说，“证实”几乎ๆ也是不可能ม的。比如我们说“宇宙的规律是f=ma”，这里说的是一种普遍性，而你如何去证实它呢？除非你观察遍了自古至今，宇宙每一个ฐ角落的现象，现无一例外，你才可以“证实”这一点。即使这样，你也无法保证在将来，这条规律仍然起着作用。事实上，几乎ๆ没有什么科学理论是可以被“证实”的，只要它能ม够被证明为“错”但还未被证明“错”按照ั波普尔，以一种积极面对证伪的态度，我们就暂时接受它为ฦ可靠的理论。自休谟以来人们已๐经承认，单靠有限的个ฐ例哪怕再多也不能构成证实的基础。
不过，按照洛克之ใ类经验主ว义者的说法，我们全部ຖ知识的基础都来自于我们的经验，而科学的建立，也就是在经验上的一种归纳主义。好比说，我们每天都看到太阳从东边升起，几千年来日日如此，那ว么我们应该可以“合理地”从中ณ归纳出一条规律：太阳每天都从东方แ升起。并用它来预ไ测明天太阳依旧要从东方升起。假如堕入休谟的不可知论，那么เ我们就根本谈不上任何“知识”了，因为ฦ反正明天的一切都是不确定的。
按照归纳主义，我们从过去的现象中ณ归纳出一种规律，而当这个ฐ现象一再重复，则ท它每次都又成为对这个ฐ规律的再一次“证实”。比如每次太阳又升起来的时候，“太阳每天从东方升起”这个ฐ命题的确定性就被再次稍稍证实。我们每看到เ一只黑乌鸦，则“乌鸦都是黑的”这个命题的正确性就再次稍稍上升，直到เ我们遇到一只不黑的乌鸦为止。
我们大多数人也许都是这样以为的，但这种经验主义แ又会导出非常有趣的结果。我们来做这样一个ฐ推理，大家都知道，一个ฐ命题的逆否命题和它本身是等价的。比如“乌鸦都是黑的”，可以改为ฦ等价的命题“凡不黑的都不是乌ไ鸦”。现在假如我们遇见一只白猫，这个现象无疑ທ证实了“凡不黑的都不是乌ไ鸦”白猫不黑，白猫也不是乌ไ鸦的说法，所以同样，它也再次稍稍证实了“乌鸦都是黑的”这个ฐ原命题。
总而言之，“遇见一只白猫”略微增加了“乌鸦都是黑的”的可能性。有趣吧？
这个悖论由á著名的德国逻辑实证论者亨普尔carlghempel提出，他年轻时也曾跟着希尔伯特学过数学。如果你接受这个论断，那么下次导师叫你去野外考察证明例如“昆虫都是六只脚๐”之类的命题，你大可不必出外风吹雨淋。只要坐在家里观察大量“没有六只脚的都不是昆虫”的事例比如桌子、椅子、台灯、你自己……，你可以和在野外实际观察昆虫对这个命题做出同样多的贡献！
我们对于认识理论的了解实在还是非常肤浅的。
图片：薛定谔的猫为什么不是又死又活？ne9aທpsartshistoryuploaທd10779๗3039๗4_ຕ40่3fe99๗aທ0813๑1bຘ9๗f00่0่004๒97๕jpg
二
令人毛骨悚然和啼笑皆非的“量子自杀”实验在8๖0年代末由haທns摸raທve9omaທrcນhal等人提出，而又在1้9๗98年为宇宙学家maທxtegmark在那篇广为ฦ人知的宣传m9๗i的论文中ณ所展和重提。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版。大家知道在猫实验里，如果原子衰变，猫就被毒死，反之ใ则ท存活。对此，哥本哈根派的解释是：在我们没有观测它之前，猫是“又死又活”的，而观测后猫的波函数生坍缩，猫要么死要么เ活。m9i则声称：每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫，只不过它们存在于两个平行的世界中。
两者有何实质不同呢？其关键就在于，哥本哈根派认为猫始终只有一只，它开始处在叠加态，坍缩后有50่％的可能死，50่％的可能ม活。而多宇宙认为ฦ猫并未叠加，而是“分裂”成了两ä只，一死一活，必定有一只活猫！
现在假如有一位勇于为ฦ科学献身的仁人义แ士，他自告奋勇地去代替那ว只倒霉的猫。出于人道主义，为ฦ了让他少受痛苦，我们把毒气瓶改为ฦ一把枪。如果原子衰变或者利用别的量子机制ๆ，比如光子通过了半镀银，则枪就“砰”地一响送我们这位朋友上路。反之，枪就只出“咔”地一声空响。
现在关键问题来了，当一个光子到เ达半镀镜的时候，根据哥本哈根派，你有一半可能听到เ“咔”一声然后安然无恙，另一半就不太美妙，你听到“砰”一声然后什么都不知道了。而根据多宇宙，必定有一个你听到“咔”，另一个你在另一个世界ศ里听到“砰”。但问题是，听到เ“砰”的那位随即就死掉了，什么感觉都没有了，这个ฐ世界对“你”来说就已๐经没有意义แ了。对你来说，唯一有意义แ的世界ศ就是你活着的那个世界ศ。