【物理史中的五月】1957 年 5 月 31 日:德維特(Bryce DeWitt)討論艾弗雷特(Hugh Everett)「多個世界」理論的信

1957 年 5 月 31 日:德維特(Bryce DeWitt)討論艾弗雷特(Hugh Everett)「多個世界」理論的信

文|蕭如珀、楊信男(臺灣大學物理學系)(譯自 APS News,2009 年 5 月)

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艾弗雷特(Hugh Everett)

1950 年代,一位名叫艾弗雷特三世(Hugh Everett III)的年輕物理學家最先提出其他世界存在的的假設,在那情況下,每一個可能途徑的每一個可能分岔最終都會在它自己的平行宇宙中實現。此觀念叫做量子力學的「多個世界」詮釋,它在理論物理學家中一直具有爭議性,雖然它在科幻小說開啟了一個全然的分支。

在美國華盛頓哥倫比亞特區出生、長大的艾弗雷特,從小即對數學和科學方面顯現出興趣。他12歲時寫信給愛因斯坦,問愛因斯坦整個宇宙會聚集在一起是否因為有隨意的或是一致的東西。愛因斯坦回答說:「世上沒有不可抗拒的力量,也沒有不可移動的物體。」但他似乎是一個非常固執的男孩,為了達到目的地,在自己所開闢充滿荊棘的路上毫無畏懼地昂首前進。

艾弗雷特在美國天主教大學獲得化工學位,之後獲得美國國家衛生基金會(NSF)的獎學金到普林斯頓大學上研究所。起先,他專注在數學方面,特別是博奕論,但很快地轉到物理,深為量子力學所著迷。

正如當時許多物理學家一樣,艾弗雷特對量子力學令人困擾的涵義很不滿意,特別是「測量問題」,即一旦波函數塌陷,次原子狀態疊加會發生什麼其他可能結果的問題。波耳(Niels Bohr)和其他早期量子先驅者所擁抱的「哥本哈根詮釋」都假設一旦測出結果來,其他潛在的結果必然會消失。

艾弗雷特採取不同的方法,1954 年,正當艾弗雷特和普林斯頓的同學米斯納(Charles Misner),以及一位來訪的物理學家培特森(Aage Petersen)享受著雪利酒時,同僚們開始集體討論「有關量子力學荒謬的涵義」。那些對話啟發了艾弗雷特的一個想法,繼而發展成論文。他稱它為「相對狀態」構想;最後成了大家所知的「多個世界」。

艾弗雷特推論說,波函數只是從觀察者有利的角度看似乎塌陷,但「事實」上,它仍繼續演變,永遠裂解成其他的波函數,每一個分支變成它自己單獨的宇宙,也都會有一個觀察者的「複本」。一旦形成,分支便無法彼此交互作用,會繼續獨立發展。艾弗雷特主張,一位觀察者一次只能經驗一個「事實」,但其他所有可能的「事實」會在平行宇宙中實現。

這徹底的背離了波耳以及海森堡(Heisenberg)的觀點,艾弗雷特的主張引進一個全面波函數的概念,將觀察者和物體連結成單一量子系統的分量,就可以完全免除崩塌時波函數演變中所需要的不連續性。

艾弗雷特的理論受到相當大的質疑,他普林斯頓的指導教授惠勒(John Wheeler)起先擁護他聰明門生的研究,將其論文草稿帶至哥本哈根,期待可在丹麥皇家科學院發表。但哥本哈根團隊對艾弗雷特研究的意涵不以為然,有一位著名的科學家把他的論文說成是「神學」。

1957 年 4 月,一個論文委員會接受了艾弗雷特大幅刪節的論文版本,三個月後發表在《現代物理評論》(Reviews of Modern Physics)。1957 年 5 月 31 日,艾弗雷特收到德維特寄給他的信,是一封包含 8 頁對艾弗雷特論文詳細的評論。雖然德維特並沒被多個世界說所說服,但艾弗雷特卻喜歡他精闢的分析,甚至還將摘錄分送給和他通信的其他科學家。

不幸的是,艾弗雷特所發表的論文很快地無人聞問。當艾弗雷特於 1973 年最初遇見他未來在生意上的夥伴瑞斯勒(Donald Reisler)時,他問瑞斯勒是否讀過他 1957 年的論文。瑞斯勒大叫說:「天啊!你就是那個艾弗雷特,那位寫那篇荒唐論文的瘋子!」(但兩人卻成了好朋友。)

甚至惠勒最終也放棄對「多個世界」假設的支持,他在臨終時回想說艾弗雷特「對他的理論無人回應很失望,,甚或痛苦」,並表示他對後來沒有繼續和艾弗雷特聯絡感到很後悔,「他討論的問題很重要的」。後來艾弗雷特完全離開理論物理,到美國國防部工作,之後成立自己的公司,做國防分析,還當商業顧問。

諷刺的是,後來德維特改變了心意,大聲擁護艾弗雷特的想法。他於 1970 年在《今日物理》(Physics Today)發表一篇文章,並把艾弗雷特完整未刪節的論文版本包含在一本物理論文的書籍《量子力學的多個世界詮釋》(The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics)中。這讓更廣大的物理界注意到艾弗雷特的看法。此概念在「多個世界」一辭出現在 1976 年科幻雜誌《同源語》(Analog)後,在科幻界也很受歡迎。

雖然艾弗雷特後來生意做得很成功,但瑞斯勒回憶說他並「不是富有同情心的人」。艾弗雷特菸一根根地抽,酒一杯杯地喝,經常縱容自己於悠閒的午餐,喝三杯馬丁尼,午後就沉睡在辦公室。他情感上很疏離,幾乎不了解他的問題小孩伊莉莎白和馬克。伊莉莎白患有思覺失調症,於 1996 年自殺,之前曾有多次自殺未遂。她留了字條說她即將到平行宇宙和父親會面。

馬克是一位成功的音樂家,自組搖滾樂團Eels。是他於 1982 年 7 月 19 日早上在床上發現他父親的屍體,死因是心臟衰竭,時年 51 歲相當年輕。艾弗雷特曾要求將他的骨灰和垃圾一起丟棄,他太太最後有遵照其要求。對於一個天生冷淡的人來說,這樣淒涼地結束是合宜的。正如艾弗雷特在他最初 1957 年的論文中寫道:「我們一旦同意說,任何物理原理本質上只是經驗世界的模型,那麼我們就必須放棄發現正確理論的所有希望…只因為我們絕無法得到全部的經驗」。

 

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