參考消息網5月15日報道據英國《新科學家》周刊網站4月9日報道，根據量子力學的一種新解釋，多元宇宙可能比我們認為的要大得多，這種解釋描述了由我們每一個決定所創造的平行宇宙的多重領域。

量子力學的理論分歧

量子力學的核心是波函數，這是一個眾所周知的抽象數學工具，它非常擅長描述光子、電子和其他量子領域的行為。但是，波函數到底是什么呢？經過近一個世紀的爭論，物理學家在如何實現從數學邁向有形物理世界上仍然存在分歧。

在被稱為哥本哈根學派詮釋的最傳統觀點中，波函數在數學上描述了物體在被“觀察”之前的所有可能狀態，這種行為通過“坍縮”波函數使物體處于一種明確的狀態。

例如，在“薛定諤的貓”思想實驗中，一只貓被放在一個盒子里，當原子衰變時，盒子里會充滿毒氣。由于原子的行為是量子態，當盒子尚未開啟時，貓的波函數同時包含了它活著和死了的狀態。當觀察者打開盒子時，波函數坍縮，貓要么是死的，要么是活的，只有一種狀態，另一種可能性即刻消失。從那時起，它的行為就完全是非量子的，或者說是經典的。一旦被觀察到死亡，貓就不會再活過來。

一只既死又活的貓可能讓人難以接受，但物理學家休·埃弗里特在20世紀50年代提出的量子力學的另一種觀點有著更驚人的含義。在多世界解釋中，波函數不會坍縮成一個確定的經典狀態，因為它所包含的每個量子狀態——許多平行世界中的一個，已經是完全真實的了。當你打開盒子看到一只活著的貓時，另一個世界的另一個你卻發現貓已經死了，觀察行為產生了兩個獨立的世界。

無論你喜歡哪種觀點，一個懸而未決的大問題仍然存在：我們所認為的經典行為是如何適用于整個宇宙的？

“所有的恒星、星系、行星、生命，都始于非常、非常早期宇宙中的量子波動。隨著宇宙的膨脹，這些東西最終變成了經典世界，”加州大學戴維斯分校的阿爾薩蘭·阿迪爾說，“量子理論確實經過了成熟的測試，所以我們認同，它是近似正確的理論，但我們想了解經典世界是如何從中產生的。”

“觀察者”的定義難題

哥本哈根解釋和多世界解釋的一個問題是，究竟什么才算“觀察者”，這在早期宇宙中尤其是個問題，當時什么都沒有，也沒有人可以進行觀察。為了回避這個問題，阿迪爾和他的同事們開始采用一種不那么以人類為中心的想法，即觀察粒子的集合，每個粒子的行為取決于系統中所有粒子的能量結構。

“我們是大而溫暖的物體，習慣于與其他大而溫暖的物體相互作用，這些物體有具體定位，我們圍繞這些東西構建了一些科學故事。但你也可以反過來說，擺脫了我們人類的視角，宇宙實際上給予我們的是最原始的形式，就是一些能量結構。”洛桑聯邦理工學院的團隊成員佐伊·霍姆斯說。

由于不需要考慮不同的“觀察者”，該團隊開發了一種算法，可以識別將這些粒子系統劃分為子系統的方法。任何子系統都被認為是一種堅實的世界，只要子系統之間的相互作用導致其中一個子系統成為經典世界——實際上就是打開薛定諤思想實驗盒子的更通用版本。“你可以把地球和仙女座星系的一部分放在一個子系統中，這是一個完全合理的子系統。”阿迪爾說。

這一新視角揭示了無數新世界領域，超越了簡單的生與死的世界，研究人員將其稱為多世界理論。要理解其中緣由，就想想決定早餐是喝咖啡還是喝茶的量子版本。在哥本哈根解釋中，你做了一個決定，波函數坍縮了。如果你再決定吃吐司還是麥片，第二個波函數也坍縮了。所有這一切都發生在唯一存在的宇宙中。

但在多世界的解釋中，想喝咖啡的你和想喝茶的你都存在于平行世界中，每個世界都會根據你決定吃什么而再次分裂成兩個世界。

在多世界理論中，你和早餐之間的互動產生了一個由許多世界組成的領域，但更多的世界是從你的世界中不那么直觀地劃分所形成的子系統，比如你使用的杯子和某個遙遠的天體，或者更奇怪的是你的左臂對應著一個子系統而你的右臂對應著另一個子系統。有了更多的視角，每一個視角都會產生一個新世界領域，其凈效應正在擴大埃弗里特理論中已經相當龐大的多元宇宙。

多元宇宙的待解之謎

南加州大學多恩西夫分校的保羅·扎納爾迪說，新理論在分割現實的方式之間實現了“一種操作民主化”，因為它沒有僅僅因為它們奇怪或違反直覺而禁止任何子系統的分裂，他認為這是令人信服和滿意的。但他說，研究人員用來發現各種子系統劃分的算法仍然包含一些假設，比如子系統需要多長時間才能成為經典，因此還有更多數學探索和完善這個理念的空間。

馬里蘭州約翰斯·霍普金斯大學的肖恩·卡羅爾說：“這是一個優秀、嚴謹、實用的貢獻，有助于越來越多的文獻研究如何從量子力學理論框架中提取出類似于我們所體驗的經典世界的東西。”

卡羅爾還研究將量子系統劃分為子系統，但他發現，與阿迪爾、霍姆斯和他們的同事提出的眾多領域相比，創造適當經典世界的有效子系統要少得多。他說，這可能是因為有不同的方法來量化一個系統何時非量子到足以被認為是經典的。

雖然這些問題仍有待解決，但擴大的多元宇宙對我們理解現實究竟意味著什么，即使對研究小組來說，也仍然不清楚。阿迪爾說，他和他的同事目前對他們迄今為止所發現的“本體論結論持不可知論態度”。霍姆斯說，當她感到懷疑時，她擔心他們的工作類似于在云朵中尋找形狀，而不是反映現實。（編譯/文怡)