本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
1990年,我为《大众科学》写了一篇轻松的文章,讨论我们的宇宙是否可能只是“无限”宇宙中的一个,正如几个物理学理论所暗示的那样。我将我的文章命名为“这里一个宇宙,那里一个宇宙...”,并保持轻松的语气,因为我不希望读者过于认真地对待这些宇宙猜想。毕竟,没有办法证明或反驳其他宇宙的存在。*
今天,物理学家仍然缺乏其他宇宙的证据,甚至缺乏获得证据的好主意。尽管如此,许多人仍然坚持认为我们的宇宙真的只是浩瀚“多元宇宙”中的一粒尘埃。肖恩·卡罗尔是一位特别雄辩和充满热情的多元宇宙理论家。他对多元宇宙的信念源于他对量子力学的信念,他认为量子力学是我们对现实的最佳解释。
在他的书《深藏不露》中,卡罗尔断言量子力学不仅描述了非常小的东西,而且描述了包括我们在内的一切。“就我们目前所知,”他写道,“量子力学不仅仅是对真理的近似;它就是真理。”卡罗尔认为,无论它看起来多么荒谬,多元宇宙都是量子力学不可避免的后果。
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为了证明他的观点,他带我们深入超现实的量子世界。我们的世界!基本的量子方程,称为波函数,显示一个粒子——比如一个电子——占据许多可能的位置,每个位置都分配了不同的概率。将仪器对准电子以确定它的位置,您会发现它只在一个位置。您可能会合理地假设,波函数只是电子行为的统计近似,由于电子很小而我们的仪器很粗糙,因此无法更精确。但根据卡罗尔的说法,您是错误的。电子以一种概率模糊的形式存在,直到您观察到它,那时它会“坍缩”,用物理学行话来说,坍缩到一个单一位置。
物理学家和哲学家已经为这个“测量问题”争论了近一个世纪。已经提出了各种其他解释,但大多数要么是站不住脚的,将人类意识作为现实的必要组成部分,要么是笨拙的,需要对波函数进行临时调整。卡罗尔认为,唯一有意义的解决方案——因为它以最纯粹的形式保留了量子力学——是普林斯顿大学研究生休·埃弗里特三世于1957年提出的。他推测,电子实际上占据了波函数允许的所有位置,但在不同的宇宙中。
这个被称为多世界理论的假设在过去几十年中得到了改进。它不再需要测量行为或意识(对不起,新时代人士)。据推测,当一个量子粒子与另一个量子粒子碰撞时,宇宙就会分裂或分支,从而使它们的波函数坍缩。这个过程被称为“退相干”,它一直都在发生,无处不在。它现在正在你身上发生。现在也是。现在也是。是的,此时此刻,有无数个你的分身在那里,可能比你玩得更开心。当被问及为什么我们感觉不到自己分裂时,埃弗里特回答说:“你感觉到地球的运动吗?”
卡罗尔在某种程度上解决了证据问题。他说,哲学家卡尔·波普尔普及了科学理论应该足够精确以至于可检验或可证伪的观点,“对”埃弗里特的假设“有很多好评”,称其为“对量子力学的完全客观的讨论”。(我必须补充一点,波普尔对自然选择持怀疑态度,因此他的品味并非无可挑剔。)
卡罗尔进一步提出,由于量子力学是可证伪的,多世界假说是“有史以来最可证伪的理论”——即使我们永远无法直接观察到任何这些世界。“多”这个词,顺便说一句,是一种严重的轻描淡写。卡罗尔估计,自大爆炸以来创造的宇宙数量是2的10的112次方。就像我说的那样,一个无限大。
而这仅仅是多世界多元宇宙。物理学家提出了更奇怪的多元宇宙,科学作家汤姆·西格弗里德在他的著作《天堂的数量》中描述了这些多元宇宙。弦理论认为,自然界的所有力都源于在九个或更多维度中蠕动的弦状物,这意味着我们的宇宙只是一个庞大的宇宙“景观”中的一个小山丘,其中一些宇宙的定律和维度与我们的宇宙截然不同。混沌膨胀,是大爆炸理论的超级强化版本,表明我们的宇宙是无限、泡沫状海洋中的一个微小气泡。
除了描述这些和其他多元宇宙之外,西格弗里德还提供了其他世界思想的历史,可以追溯到古希腊人。(有什么是他们没有首先想到的吗?)西格弗里德承认“没有人能肯定”其他宇宙是否存在,但他对它们的存在表示中立。但他接着构建了一个几乎可笑的党派多元宇宙辩护,宣称“多元宇宙的存在比不存在更有意义。”
西格弗里德将历史上对其他世界概念的抵制归咎于亚里士多德,亚里士多德“像伏尔甘一样自信地论证”地球是唯一的世界。西格弗里德似乎暗示,因为亚里士多德在这件事上是错误的,所以现代多元宇宙怀疑论者也可能是错误的。毕竟,自亚里士多德时代以来,已知的宇宙已经大大扩展。我们直到一个世纪前才了解到银河系只是众多星系之一。
西格弗里德认为,合乎逻辑的下一步是让我们发现我们整个宇宙是众多宇宙之一。西格弗里德反驳了那些称多元宇宙理论“不科学”的怀疑论者,因为它们是不可检验的,他反驳说怀疑论者是不科学的,因为他们“预先假定了一种科学定义,这种定义一开始就排除了多元宇宙”。他称怀疑论者为“否认者”——这个词通常与对疫苗、气候变化和大屠杀等真实事物的怀疑联系在一起。
我不是多元宇宙否认者,就像我不是上帝否认者一样。科学无法解决上帝或多元宇宙的存在问题,因此不可知论是唯一明智的立场。我看到了多元宇宙理论的一些价值。特别是当像肖恩·卡罗尔这样有天赋的作家提出时,它们会激发我们的想象力,并给我们无限的暗示。它们让我们感觉自己真的很渺小——这是一种好的方式。
但我现在对多元宇宙理论的兴趣不如以前了,原因有二。首先,科学正处于低谷,原因既有内部原因也有外部原因。当杰出的思想家宣扬永远无法检验的想法时,科学就会受到损害,因此,对不起,这是不科学的。此外,在我们这个世界,真实的世界,面临严峻问题的时候,沉迷于多元宇宙在我看来是一种逃避现实——类似于亿万富翁幻想殖民火星。科学家们不应该用他们的时间做一些更有成效的事情吗?
也许在另一个宇宙中,卡罗尔和西格弗里德已经说服我认真对待多元宇宙,但我对此表示怀疑。
*这是上个月在《华尔街日报》上发表的评论的略微修改版。
延伸阅读:
2008年,我在Bloggingheads.tv上与肖恩·卡罗尔进行了交谈。
另请参阅我的免费在线书籍身心问题:科学、主观性与我们真正的身份。