人與所有已知和不可知的現(xiàn)實(shí)之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系從海上磷光點(diǎn)點(diǎn)的浮游生物到飛旋的星系，直至膨脹著的宇宙，一切都被時(shí)間的彈性之弦綁在一起。立足海隅，放眼星際，再回眸海隅，這是明智的做法。——《科爾茨海航星記》
2011年7月，在奧地利的特勞恩湖邊聚集了一群物理學(xué)家、哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家。
他們參加了一次主題為“量子物理和實(shí)在的本質(zhì)”的會(huì)議，在會(huì)議的最后，有33個(gè)人被邀請對會(huì)議討論主題進(jìn)行一次投票。其中有一個(gè)問題是：“你最喜歡哪一個(gè)量子力學(xué)詮釋？”[1]
值得注意的是，問題中的“喜歡”一詞含義深遠(yuǎn)?；蛟S你會(huì)納悶難道科學(xué)不是由實(shí)驗(yàn)和觀測所決定，而是由個(gè)人偏好所定？到目前為止，量子物理的實(shí)驗(yàn)在這個(gè)問題上保持沉默。
投票的結(jié)果。在此之前，Max Tegmark分別于1997年的馬里蘭大學(xué)量子力學(xué)會(huì)議和2010年在哈佛大學(xué)的演講中也邀請了不同的物理學(xué)家對該問題進(jìn)行投票[2]。（圖片來源：M。 Schlosshauer et al。）
投票的結(jié)果顯示，最受歡迎的詮釋是由玻爾、海森堡等人在量子理論剛發(fā)展起來的時(shí)候提出來的。今天我們稱之為哥本哈根詮釋（Copenhagen Interpretation）。
其它的選項(xiàng)可能大部分你都沒聽過，比如量子貝葉斯論、玻姆詮釋、客觀坍縮理論、關(guān)系性詮釋等等。
當(dāng)然，也許你也沒聽過哥本哈根解釋。在這些投票中，最值得注意的是排在第三位的多世界詮釋（Many Worlds Interpretation）。
你肯定聽過這么一個(gè)想法：有許多個(gè)你，生活在不同的宇宙中，不同版本的你很可能正做著你現(xiàn)在所夢寐以求或不敢做的事情。這聽起來如科幻版的畫面正是多世界詮釋所告訴我們的。
這是多么誘人的想法?。〉阒灰晕?yán)謹(jǐn)一點(diǎn)，就會(huì)覺得這根本不可能啊，因?yàn)闆]有人知道如何檢驗(yàn)它，這個(gè)想法或許都不能稱得上是科學(xué)的。
用泡利的話說是：“這不只不正確，甚至連錯(cuò)都算不上”。但是，在過去，多世界詮釋吸引了越來越多的支持者。為什么？為了理解，我們必須知道為什么在量子力學(xué)建立的百年之后物理學(xué)家依舊聚在一起為它的真正含義而辯論。
自量子力學(xué)發(fā)展至今，它有著驚人的成功，通過了目前所有的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。事實(shí)上，要找到一個(gè)比它更加成功的科學(xué)理論是非常艱難的。
它可以以非常高的精確度預(yù)測許多現(xiàn)象，從天空的顏色到玻璃的透明度，從酶的運(yùn)作方式到太陽如何閃閃發(fā)亮，都可以由量子力學(xué)預(yù)測。（即使如此，一些物理學(xué)家依舊對量子力學(xué)的基本問題感到憂心忡忡。比如諾貝爾得主溫伯格在2016年的帕特魯斯基講座中就表達(dá)了他對量子力學(xué)越來越不滿意。）
實(shí)際的計(jì)算其實(shí)很復(fù)雜，任何比氫原子復(fù)雜的系統(tǒng)都需要進(jìn)行簡化和近似。但計(jì)算依然可靠，因此大多數(shù)物理學(xué)家、化學(xué)家和工程師在使用量子理論解決實(shí)際問題時(shí)都不需要去任何會(huì)議討論實(shí)在的本質(zhì)。
而另一方面，我們又不得不面臨量子理論所預(yù)測的一些奇怪的行為。例如方程中暗示了非常小的實(shí)體，比如原子或亞原子粒子，可以同時(shí)處于不同的位置。一個(gè)電子看起來好像同時(shí)會(huì)穿過兩個(gè)孔，并產(chǎn)生干涉，表現(xiàn)的跟波一樣。
更重要的是，我們無法同時(shí)知道關(guān)于一個(gè)粒子的所有信息：海森堡的不確定性原理禁止了這一可能性。而且兩個(gè)粒子可以無視距離的限制相互產(chǎn)生瞬時(shí)的影響，明顯地違反了愛因斯坦的狹義相對論。
一般情況下，量子科學(xué)家都會(huì)接受這些看似怪異的現(xiàn)象。因此這些概念也不再那么有爭議性。真正產(chǎn)生意見分歧的地方在于，根據(jù)量子力學(xué)，當(dāng)我們進(jìn)行測量時(shí)，我們不可避免的會(huì)對我們所測量的系統(tǒng)造成影響。這個(gè)問題要比你想象的更加的基本。
最常用的量子力學(xué)的數(shù)學(xué)形式是由薛定諤在1920年代所提出的，涉及到了一個(gè)叫做波函數(shù)的抽象概念。
波函數(shù)描述了一個(gè)量子物體所有能夠被知道的信息。但是它沒有告訴我們該物體的性質(zhì)。而是列舉了所有它可能擁有的性質(zhì)，以及各種可能的相關(guān)的概率。
這些概率中哪一個(gè)才是真實(shí)的？一個(gè)電子究竟是在這里或那里？我們可以通過觀測來找出答案。但是，量子力學(xué)似乎告訴了我們，當(dāng)我們進(jìn)行觀測的時(shí)候，就迫使了宇宙隨機(jī)的做出選擇。
在進(jìn)行觀測前，一切都是概率。當(dāng)我們打開盒子，這些概率就給出了一個(gè)確定的結(jié)果，通常我們稱之為波函數(shù)坍縮。但是波函數(shù)坍縮并不是理論的一部分，它是由觀測的行為決定的，這也是令人不滿意的地方。這就是所謂的測量問題。
這也正是特勞恩湖會(huì)議所關(guān)心的問題（也是溫伯格最為關(guān)心的問題）。主張哥本哈根詮釋的物理學(xué)家只會(huì)聳聳肩并接受波函數(shù)坍縮是理論額外的部分。站在講堂上的物理教授也會(huì)告訴第一次接觸量子力學(xué)的本科生，只要閉嘴，學(xué)會(huì)計(jì)算就可以。
而另一方面，多世界詮釋則吸引了越來越多的支持者，包括Stephen Hawking、諾貝爾得主Frank Wilczek、Martin Rees和Sean Carroll等人。
他們認(rèn)為多世界詮釋才是認(rèn)真對待量子理論的唯一方式。
1957年，Hugh Everett在他的博士論文中首次提出多世界詮釋。Everett認(rèn)為波函數(shù)坍縮只是一個(gè)幻象，或許波函數(shù)中的所有概率都有一個(gè)物理實(shí)在？即當(dāng)我們進(jìn)行測量時(shí)，實(shí)際上我們只看到了其中一個(gè)實(shí)在，而其它的可能性也存在。
多世界詮釋。如果有一個(gè)異性跟你搭訕，問道：“你想去喝一杯嗎？” 你的回答會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果。在其中一個(gè)宇宙中你們各自繼續(xù)做單身狗，而另一個(gè)宇宙你們愉快的結(jié)婚生子。（圖片來源：Max Tegmark）
但問題是，其它的可能性存在在哪里？這時(shí)多世界的概念開始出現(xiàn)。
Everett自己從沒有用這個(gè)詞，但在1970年代，物理學(xué)家 Bryce DeWitt 開始大力擁護(hù)這個(gè)提議，也正是 DeWitt 認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的另外可能結(jié)果必須存在于一個(gè)平行的世界。
測量一個(gè)電子的路徑，在我們的世界它看起來往右前進(jìn)，而在另一個(gè)世界它則往左運(yùn)動(dòng)。如此，就可以避免波函數(shù)坍縮，但其代價(jià)是需要制造另外的宇宙。
物理學(xué)家Max Tegmark也是多世界詮釋的主要推廣者，他曾經(jīng)表示：“如果你偏愛一個(gè)簡單和純粹的數(shù)學(xué)理論，那么你就會(huì)接受多世界詮釋?！?/p>
奧地利動(dòng)物行為學(xué)家 Konrad Lorenz 經(jīng)過觀察和思考得出一個(gè)結(jié)論——重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段：起初，它們會(huì)被完全忽視；接著，它們會(huì)遭到狂暴的攻擊；最后，它們變得人盡皆知。
根據(jù)以往的投票表明，Everett的平行宇宙理論在20世紀(jì)60年代處于第一個(gè)階段，而現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了第二個(gè)階段和第三個(gè)階段之間的某處。
對于許多人來說，平行宇宙的想法只會(huì)永遠(yuǎn)存在于形而上學(xué)的領(lǐng)域中。然而，正如Tegmark在他的著作Our Mathematical Universe （中文版《穿越平行宇宙》）中寫道：“判斷一個(gè)理論是屬于真實(shí)的物理學(xué)還是形而上學(xué)，并不是看它有多古怪，也不是看它包含的實(shí)體是否可見，而應(yīng)當(dāng)考察它是否可用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證?！?/p>
隨著科技的不斷進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)已經(jīng)取得了許多突破性的進(jìn)步，許多曾經(jīng)被認(rèn)為是形而上學(xué)的抽象的概念都已得到了驗(yàn)證，比如地球是圓的、隱形的電磁場、高速運(yùn)動(dòng)下時(shí)間會(huì)變慢、量子糾纏、彎曲的空間和黑洞。
以現(xiàn)代物理學(xué)為基礎(chǔ)的理論其實(shí)都是可檢驗(yàn)、可預(yù)測和可證偽的。多重宇宙也不例外。Tegmark表示：“對我來說，最有趣的問題不是多重宇宙是否真的存在，而是到底有幾層?！?/p>
當(dāng)你仔細(xì)思考多重宇宙的可能性時(shí)，相信每個(gè)人心中都有許多的疑問。這本書或許能夠解開你心中的許多困惑。（圖片來源：湛盧文化）
Tegmark在書中把 Everett 發(fā)現(xiàn)的量子平行宇宙稱為“第三層平行宇宙”，而所有的第三層平行宇宙組成了“第三層多重宇宙”。
是否存在另一個(gè)你，也在讀這本書呢？當(dāng)你決定繼續(xù)讀下去時(shí)，他卻沒有讀完這句話就放棄了？他是否也住在一顆叫做地球的行星上，那里也有迷霧繚繞的山林、肥沃的土地、整齊排布的城市，并同氣他7顆行星一起圍繞著一顆恒星運(yùn)轉(zhuǎn)？這個(gè)人過去生活的方方面面都和你一模一樣——直到現(xiàn)在，你決定讀下去，而他決定放棄，這個(gè)差異放佛一個(gè)岔路口，讓你倆的人生道路走向不同的方向?！洞┰狡叫杏钪妗?/p>
而如果我們想要了解第一層和第二層多重宇宙，我們就必須回到大約138億年前——宇宙誕生后，經(jīng)歷的一次暴脹。暴脹理論在過去獲得了許多天文觀測的證實(shí)，但同時(shí)它也做出了讓許多人無法接受的預(yù)言，比如多重宇宙的存在。
而當(dāng)我們進(jìn)入第四層宇宙的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)“從某種意義上說，我們的實(shí)在并不只是被數(shù)學(xué)所描述，它本身就是數(shù)學(xué)。
并且，它不僅某些方面是數(shù)學(xué)，它的全部都是數(shù)學(xué)，包括你在內(nèi)?！?這個(gè)聽起來十分瘋狂的想法正是Tegmark多年以來在腦海中所醞釀的。
這里，我將迅速的帶你們進(jìn)入Tegmark提出的四層多重宇宙[3-4]：
平行宇宙穿越指南
第一層宇宙
根據(jù)永恒暴脹理論的預(yù)測：另一個(gè)你真的存在，“你”就居住在10^（10^29）米之外的一個(gè)星系中。其前提是：空間是無限的，并且均勻地充滿了物質(zhì)。但你或許永遠(yuǎn)也無法看到另一個(gè)“你”。你所能觀測到最遠(yuǎn)的距離是光在大爆炸開始后的138億年期間所傳播的距離，這個(gè)距離大約是4.3×10^26米，定義了可觀測宇宙，或者說我們的宇宙。而地球的孿生兄弟則位于非常遙遠(yuǎn)的區(qū)域——早已超越了可觀測宇宙的范圍，光線和其他信息沒有足夠的時(shí)間到達(dá)我們。那里與我們遵循著同樣的物理定理，但可以擁有不同的宇宙歷史。
第二層多重宇宙
但事情還沒有結(jié)束，暴脹理論甚至預(yù)測有無窮多個(gè)的第一層多重宇宙，有一些甚至擁有明顯不同的物理定律，所有的第一層多重宇宙的集合構(gòu)成了第二層多重宇宙。第二層多重宇宙會(huì)形成樹狀結(jié)構(gòu)，在樹枝內(nèi)的時(shí)空區(qū)域，暴脹會(huì)持續(xù)下去，而樹枝間的U形區(qū)域則是暴脹結(jié)束的產(chǎn)物，每個(gè)U形區(qū)域都代表了一個(gè)無限的第一層多重宇宙。這個(gè)樹形結(jié)構(gòu)的樹枝會(huì)永遠(yuǎn)生長下去，創(chuàng)造出無數(shù)多個(gè)這樣的U形區(qū)域——所有的U形區(qū)域一起組成了第二層多重宇宙。在每一個(gè)U形區(qū)域內(nèi)，暴脹的終結(jié)都將把暴脹物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ｗ?，最終聚集形成原子、恒星和星系。
第三層多重宇宙
第三層多重宇宙就是Everett所預(yù)言的量子平行宇宙：棲身在無限維度的抽象空間；就在我們身邊，現(xiàn)實(shí)不過是被量子時(shí)間分裂成了不同的平行情節(jié)。
第四層多重宇宙
數(shù)學(xué)宇宙假說是Tegmark提出的一種萬有理論[5]，他認(rèn)為一切都是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)：我們不止可以用數(shù)學(xué)來表達(dá)，宇宙本身就是數(shù)學(xué)！所有的平行宇宙都是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。
我們先拋開平行宇宙理論目前所面臨的各種質(zhì)疑，但如果有一天平行宇宙被證明是真實(shí)存在的，那么試想一下，你最希望在平行宇宙中的“你”此時(shí)在做什么，或成為什么樣的人，或？
