人......與所有已知和不可知的現(xiàn)實(shí)之間存在著千絲萬(wàn)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(qǐng)對(duì)會(huì)議討論主題進(jìn)行一次投票。其中有一個(gè)問(wèn)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(wèn)題中的“喜歡”一詞含義深遠(yuǎn)。或許你會(huì)納悶難道科學(xué)不是由實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)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(wèn)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(qǐng)了不同的物理學(xué)家對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行投票[2]。（圖片來(lái)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(lái)的時(shí)候提出來(lái)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(méi)聽(tīng)過(guò)，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(méi)聽(tīng)過(guò)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(tīng)過(guò)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(mèng)寐以求或不敢做的事情。這聽(tīng)起來(lái)如科幻版的畫(huà)面正是多世界詮釋所告訴我們的。

這是多么誘人的想法??！但你只要稍微嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)，就會(huì)覺(jué)得這根本不可能啊，因?yàn)闆](méi)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(shuō)是：“這不只不正確，甚至連錯(cuò)都算不上”。但是，在過(guò)去，多世界詮釋吸引了越來(lái)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(guò)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(cè)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(yáng)如何閃閃發(fā)亮，都可以由量子力學(xué)預(yù)測(cè)。（即使如此，一些物理學(xué)家依舊對(duì)量子力學(xué)的基本問(wèn)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(duì)量子力學(xué)越來(lái)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(jiǎn)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(wèn)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(cè)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(lái)好像同時(shí)會(huì)穿過(guò)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(wú)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(wú)視距離的限制相互產(chǎn)生瞬時(shí)的影響，明顯地違反了愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)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(zhēng)議性。真正產(chǎn)生意見(jiàn)分歧的地方在于，根據(jù)量子力學(xué)，當(dāng)我們進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們不可避免的會(huì)對(duì)我們所測(cè)量的系統(tǒng)造成影響。這個(gè)問(wèn)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(méi)有告訴我們?cè)撐矬w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(guò)觀測(cè)來(lái)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(cè)的時(shí)候，就迫使了宇宙隨機(jī)的做出選擇。在進(jìn)行觀測(cè)前，一切都是概率。當(dāng)我們打開(kāi)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(cè)的行為決定的，這也是令人不滿意的地方。這就是所謂的測(cè)量問(wèn)題。

這也正是特勞恩湖會(huì)議所關(guān)心的問(wèn)題（也是溫伯格最為關(guān)心的問(wèn)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(lái)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(duì)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(cè)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(wèn)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(lái)源：Max Tegmark）

但問(wèn)題是，其它的可能性存在在哪里？這也是多世界的概念開(kāi)始出現(xiàn)。Everett自己從沒(méi)有用這個(gè)詞，但在1970年代，物理學(xué)家 Bryce DeWitt 開(kāi)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(cè)量一個(gè)電子的路徑，在我們的世界它看起來(lái)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(ài)一個(gè)簡(jiǎn)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(guò)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(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，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(jiàn)，而應(yīng)當(dāng)考察它是否可用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。” 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(chǎng)、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(cè)和可證偽的。多重宇宙也不例外。Tegmark表示：“對(duì)我來(lái)說(shuō)，最有趣的問(wèn)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(wèn)。這本書(shū)或許能夠解開(kāi)你心中的許多困惑。（圖片來(lái)源：湛盧文化）

Tegmark在書(shū)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(shū)呢？當(dāng)你決定繼續(xù)讀下去時(shí)，他卻沒(méi)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(guò)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。

——《穿越平行宇宙》

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(guò)去獲得了許多天文觀測(cè)的證實(shí)，但同時(shí)它也做出了讓許多人無(wú)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(shuō)，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(tīng)起來(lái)十分瘋狂的想法正是Tegmark多年以來(lái)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]：

我們先拋開(kāi)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........？