他说有好多平行宇宙存在,但他并不是民科

  在之前的文章中,我们为大家介绍过“多世界理论”(戳我查看),今天我们就为大家带来多世界理论的提出者休·埃弗雷特的故事——多世界理论是怎么提出的,以及埃弗雷特不太幸运的一生。

  他也同样有着一颗“美丽心灵”,这位来自普林斯顿大学的才华横溢的数学家提出了很多深刻的见解。不不,我们所说的不是约翰·纳什(电影《美丽心灵》的故事原型,数学家,1994年诺贝尔经济学奖得主),我们今天要讲的故事里也没有诺贝尔奖、畅销传记和奥斯卡获奖影片的影子。我们要说的是关于同样引人入胜的休·埃弗雷特的故事,他是量子力学中多世界理论的提出者。

  埃弗雷特的生平故事并不像罗素·克劳饰演的约翰·纳什那样传奇且广为人知。来自加州的新闻记者彼得·拜恩(Peter
Byrne)在2000年听了他的朋友、斯坦福大学的物理学家斯蒂芬·申克(Stephen
Shenker)关于“多世界理论”的介绍之后,对这个数学和物理学天才的故事产生了浓厚的兴趣。

  这位经验丰富的记者于是开始了走访,随着调查的深入,埃弗雷特的故事和他的形象渐渐清晰了起来……

  想法的诞生

  埃弗雷特早年的家庭生活是非常不健全的。他参过军的父亲和艺术家母亲离婚的时候需要前往墨西哥办理离婚手续。埃弗雷特一直都没有真正和同样患有抑郁症的母亲和解,但他很崇拜自己的父亲。

  不论怎样,埃弗雷特在学术上总是表现得非常杰出。在普林斯顿大学研究生院的第一年,他与许多颇具创造性的博弈论专家往来并撰写了一篇论文,这篇论文至今仍被认为是该学科的经典之作

  第二年,埃弗雷特引起了令人尊敬的约翰·惠勒(John Wheeler)的注意。惠勒是量子力学和广义相对论的重要奠基者之一,后来成了埃弗雷特的论文指导老师。埃弗雷特的博士论文包含了他革命性的多世界理论。

  拜恩在会见埃弗雷特的独子马克(Mark)时发现了有关这一理论的新材料,马克是“鳗鱼(Eels)”乐队的领队。在他的地下室里,马克一箱一箱地存放着他父亲的物品和文件。

  拜恩说:“地下室是传记作家的梦想之地,他们希望在这里可以找到一些之前从未被披露过的材料。我在那里找到了原始论文的手稿。我找到了三篇关于他理论中某些关键思想的小论文,这些小论文揭示了他当时的真实想法。事实上,这重新激起了很多关于埃弗雷特(的工作)真正内涵的讨论。”

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  1964年的休·埃弗雷特

  埃弗雷特当时正在研究量子力学中关于测量的根本难题。20世纪20年代,量子理论的一些奠基人在哥本哈根会面,他们给出了量子力学的“标准解释”:在观测之前,量子物体并不处于某一个确定的状态,而是处于波函数所描述的多种状态混合在一起的叠加态。以薛定谔笔下的猫为例,这只猫在一个盒子里处于生和死的叠加态。然而,当进行测量时,波函数会发生“塌缩”,量子系统会进入一个特定状态。

  但埃弗雷特对这一解释并不满意。本质上,他想知道为什么仅仅因为观察者与波函数发生相互作用,波函数就会发生塌缩。他认为,如果观察者与被观察的体系纠缠在一起,就不需要引入塌缩的概念。相反,由于观察者和被观察者之间的关联,观察者会分裂成多个副本。每一个量子力学所预言的可能性都是一直存在的——例如猫的生和死——只是它们存在于两个平行的世界中。

  惠勒被这个想法深深震撼,并将这个想法介绍给量子力学的泰山北斗尼尔斯·玻尔,后者主要接受量子力学的哥本哈根解释。但玻尔对此不以为然。因此,这篇论文被删减了近四分之三然后重新编排,以尽量减少与玻尔的分歧。当它在1957年被发表时,并没有引起太多的关注

  命途多舛的多世界理论

  玻尔的拒绝令埃弗雷特不悦,但他并不打算留在学术界。在他的论文发表之前,他已经开始为五角大楼的一个智囊团工作,研究该如何打核战争。在那里,他发现放射性沉降物造成的破坏比任何人想象的都要严重得多。他还致力于优化兼具进攻和防御系统的“成本效益”。他还为第一个单一的集成操作程序编写了许多原始软件,即“绝密氢弹目标清单”。

  “埃弗雷特本人就是奇爱博士(Dr. Strangelove),”拜恩说。“他是冷战时期典型的技术官僚。这是一个为第三次世界大战设计多个场景的人,他相信有多个宇宙已经在实施他的设计。但他还是把这些设计做了出来。”

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  斯坦利·库布里克1964年电影《奇爱博士》

  但是,当埃弗雷特正在做着和平行宇宙理论不相干的工作时,他早期的工作正在获得潜在的追随者。拜恩采访过惠勒的前学生之一苏雷克(Wojciech

Zurek,现就职于洛斯阿拉莫斯国家实验室),他解释说,埃弗雷特让一代物理学家可以用量子力学的方式看待宇宙。这与玻尔的解释形成了鲜明的对比,玻尔的解释令你只能用经典物理的概念来谈论宇宙。

  上世纪六七十年代,理论物理学家、《现代物理评论》(Reviews
of modern physics)杂志代理编辑布莱斯·德维特(Bryce
DeWitt)发表了埃弗雷特的论文,他支持埃弗雷特的观点。虽然德维特最初并不相信这个古怪的想法,但埃弗雷特的智慧还是赢得了他的肯定。当德维特写信给埃弗雷特说他“感觉不到自己的分裂”时,埃弗雷特反驳说,哥白尼的批评者也说,他们感觉不到自己在天上移动

  与此同时,埃弗雷特和一些同事成立了一家私人公司为五角大楼处理机密的计算问题。但是,几年后,这家公司倒闭了,埃弗雷特最终为了谋生只能进行一些相对无趣的计算问题。

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  左起:查尔斯·W·迈斯纳,哈勒·F·特罗特,尼尔斯·玻尔,休·埃弗雷特,大卫·哈里森。

  就个人而言,埃弗雷特也在挣扎。他是个酒鬼,午餐要喝三杯马提尼酒,他在工作场所和其他地方表现出女性化的特征。他吃生汉堡,每天抽三包烟。更重要的是,他和家人完全没有联系。1982年,年仅51岁的埃弗雷特死于严重的心脏病,一个月前,他十几岁的女儿试图自杀,尽管之前就有征兆,但他还是感到非常惊讶。

  可悲的是,埃弗雷特没能活着看到他的工作在物理学家和宇宙学家中获得现在所拥有的大量追随者。2007年,在多世界理论发表50周年的纪念日之际,这一理论登上了《自然》杂志的封面

  当然,这一理论仍有争议,它让许多人觉得难以接受。甚至有物理学家认为,这是一种无内容的阐述,也就是说,它没有告诉我们哥本哈根解释之外的任何可能引领量子基础新发展的东西。

  “这是对哥本哈根解释的一种回应,它朝着一个特定的方向发展,这是一个有益的现象,因为最终人们确实希望摆脱将观察者视为量子力学不可分割的一部分的想法,多世界理论确实做到了这一点,”福斯(Fuchs)说。“但是,你要付出多少代价才能看到一个对另一个世界来说不是很特别的世界呢?”

  揭示过去

  拜恩没有科学背景,但他相信,他的调查性新闻有助于揭露埃弗雷特的故事。“我的一项技能是通过读大量的政府官方文章,得出一些有趣的事实。现在我已经阅读了大量的物理论文——尽管我大部分时间都在阅读方程式——并且得出了足够多的有趣的事实来写一本书。”

  申克也认为,作为一名记者,拜恩阐明了埃弗雷特过去生活中的新内容,他非常详细地描述了一位有着深刻人性缺陷的伟大科学家。

  “彼得通过文件梳理出故事的基本要素,”申克说。这不仅仅是一个印刷一篇文章并试图理解它的含义的问题。它正在深入挖掘我们看到的表象,找到写这个故事的人之间发生的事情的真实证据。”

  那么,拜恩是否相信有这么一个世界,埃弗雷特没有过着痛苦的生活?

  拜恩说:“当你看看人们在分支宇宙中是如何处理概率问题的时候就会发现,我们的宇宙或多或少是大多数宇宙的样子,埃弗雷特可能在大多数宇宙中和在我们的宇宙中一样,并不是一个非常快乐的人。但是,仍然会有无数的宇宙中,他不仅快乐地生活,而且他的理论也获得了诺贝尔奖。”

  作者:Graeme Stemp-Morlock

  翻译:Nothing

  审校:zhenni

  原文链接:

  https://plus.maths.org/content/many-lives-hugh-everett-iii

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