2015-12-19 09:42
前文解释了量子去相干的基本精神是大数量的凝态原子在接触微观粒子的过程中，会有打破其量子相干关系的趋势，使该粒子表现得如同一个古典的骰子。但是这个古典的骰子到底会选择哪一个答案，却还是随机的。不过因为测量仪器和被测量的粒子都属于同一个整体的量子波，所以结果仍然在逻辑上自洽。换句话说，薛定格的猫若是被箱内的量子随机机制杀死了，整个宇宙就步上了死猫歷史的路；若是没有被杀，宇宙则走上了另一条活猫歷史的路。总结来说，每次有微观粒子和巨观物体接触，前者的量子态就被去相干，一个随机结果被记录下来，宇宙的歷史又在岔路口做了一个选择。
宇宙有大约10^100个原子和电子，光子更是多到不可计数；在137亿年的宇宙歷史中，每个原子、电子或光子可以遭遇多次的量子去相干经验；在岔路口面临的选择还可能是连续的（例如双缝实验里，粒子打到墻上的位置）。把这些数目乘起来，宇宙在歷史上面临过的岔路选择之多，可能是人类在实际经验上所能遭遇的最大数字。于是就有了一个新的问题：歷史没有走上的岔路原本也是宇宙量子波的一部分（甚至可能是一大部分，例如如果薛定格的猫原本被设定为九死一生，但是结果是它活下来了，那么没有发生的反而是原本机率空间的90%），难道就这样凭空消失了吗？
1957年时，一个叫做Hugh Everett的美国人提出一个看法，认为每次歷史分岔时，所有的岔路都被“实践”了，宇宙分裂为许多不同的歷史道路，只因为不同的歷史道路之间没有任何沟通的可能，所以生活在任何一个歷史下的人衹能感觉到自己的特定歷史。这个説法后来被叫做“Many-Worlds Interpretation”（“多重世界解释”）。
到1990年代，超弦被证明有至少10^500个解，因而没有任何预言的能力（可能的解越多，理论就越没有针对性回答问题的能力；例如0=0有无限多解，也就对回答x=？没有任何意义），也永远不能被证伪，结果超弦论者一窝蜂地开始鼓吹多重世界解释，以致到现在多重世界解释成为新的主流。其实多重世界解释里面的许多世界，与超弦產生的许多解，完全没有对应的关系，两者在逻辑上是互相独立的。但是超弦论者正想要重新定义科学是什么，而多重世界解释刚好也有很大（其实是更大）数目的多重可能，也同样不能被实验证伪，所以就成为了超弦论者的最爱。
不过虽然多重世界解释不能被实验证伪，它在逻辑上却有很大的毛病，衹是超弦论者当然不知道也不在乎。首先，在很多量子去相干的事件中，相干性并没有降到数学上的零（我们可以确定这点，因为量子波仍然始终遵守波动方程式，而在很多场合下，波动方程式的时间演化过程不可能產生连续的真正零值），衹是变到极小，在物理测量上等同是零。所以看起来像是两条岔路，其实是同一条路，衹不过中间的安全岛很不好走罢了。多重世界解释的第一个逻辑毛病，就在于它假设量子去相干总是產生真正的离散（Discrete）结果，而实际上有很多情况下，离散的表象衹是一个近似。
多重世界解释的另一个逻辑毛病，在于它所做的隐性哲学假设。基本上所有其他对量子力学的解释，都衹有一个现实（Reality）的存在（Existence）；而多重世界解释却说凡是数学上允许的解，都是存在的现实。换句话説，现实没有什么特别的，唯一的限制是必须在数学上逻辑自洽。但是“逻辑自洽”是一个很松的要求，我们可以轻易地想像出除了量子力学之外，还有无限多的其他自洽系统，那么那些其他系统的解是否也是存在的现实呢？如果数学自洽是唯一的要求，那么现实存在就衹是幻觉，那么为什么当我凝思一个自洽的数学系统的时候，没有出现对应的新宇宙呢？不同宇宙不能互相沟通，固然是达成自洽的一个方式，但是可以互相沟通的不同宇宙应该也能达成自洽，那么为什么我们没有观察到呢？
多重世界解释还有一个经验法则上的问题，就是它不但违反了Occam's Razor，而且是所有违反中最恶劣的。这是因为它为了解释一个世界，而必须介绍N个世界，而N正是我在前面提到的宇宙在歷史上面临过的岔路选择的总数目，极可能是人类在实际经验上所能遭遇的最大数字。Occam's Razor和可证伪性一样，是科学的基石。多重世界解释不但不可证伪，还以最严重的方式违反了Occam's Razor，那么至少我个人认为它不应该被当做科学的一部分。
Everett提出多重世界解释，基本还是一个懒字：如果我们存在的这个现实有什么特别，那么它就应该衹有一个，而要能证明单个现实的自洽性，是很难的。多重世界解释避免了这项工作，但是其实别人早已做出来了，这就是de Broglie的Pilot Wave（导航波）理论。de Broglie是量子力学的创始人之一，但是他不像Bohr、Schrodinger或Heisenberg那样先发论文、再做计算、最后若是有空再想清楚道理（Bohr显然一直都没空），所以就没有抢发那么多论文，也就没有他们那么有名。de Broglie认为量子波衹是一个导航装置，里面还是隐藏着一个真正的点粒子，而这个点粒子就对应着唯一存在的现实。
要证明导航波理论的自洽性，并不容易，de Broglie自己没有完成。一直到1952年，David Bohm才把整个理论建构成功，所以导航波理论也叫做Bohmian Mechanics。我不想在这里写下一大堆数学，所以请有兴趣的物理学者自行去找资料（例如这里：http://www.bohmian-mechanics.net/）。这套理论是所有量子力学的解释中，唯一逻辑严密完整，而且还明确标定出所有因果关系（Causality）以及现实的特别性。它的另一个好处，是可以确实算出量子力学比古典力学多出的那一项，不但明确地标定出两者的差异，而且还解释了双缝实验中为什么粒子能转弯。但是为什么至今很少人听説过呢？这有一大两小三个因素。
首先是前文提过的歷史原因：高能物理界一直到1980年代才摆脱了量子波崩溃论，但是随即被超弦席卷，于是多重世界解释成了新主流。其次，BM的逻辑太清楚严谨了，所以很难写新的论文。但是另外还有一个理由，使很多高能物理学者对导航波理论嗤之以鼻，那就是它很明显地是非局部（Non-Local）的理论，因此明确地违反了相对论，从而也与量子场论不相容（量子场论是特别为相对论发展出来的）。但是最近几年的实验却一再证明量子力学的确是非局部的（包括今年八月的这个新实验，参见http://www.nytimes.com/2015/10/22/science/quantum-theory-experiment-said-to-prove-spooky-interactions.html?_r=0），所以错的是相对论（或许应该说相对论衹是一个近似而不是绝对正确的）。我在下一篇文章再详细讨论这个非局部性的问题。