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找不到證據的多重宇宙,對科學有害?



  1990年,我為《科學美國人》撰寫了一篇文章,主題是:我們的宇宙是否可能如一些物理理論暗示的,是多重宇宙中的一個。文章標題為《這裡有一個宇宙,那裡也有一個》(Here a Universe, There a Universe。。。)。之所以使用這種輕鬆的語氣,是因為我不想讀者把這些宇宙猜想看得太過嚴肅。畢竟,我們還沒有辦法證明或推翻其他宇宙的存在。


  如今,物理學家仍然缺乏證據證實其他宇宙的存在,甚至缺乏獲得證據的有效方法。儘管如此,許多人堅持認為,我們的宇宙實際上只是浩瀚的「多重宇宙」中的一粒塵埃。肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)是一位精於雄辯且富有激情的多重宇宙理論研究者,他對多重宇宙的信仰源於量子力學,他認為後者是對現實最好的詮釋。

  卡羅爾在他的《量子世界和時空的出現》(Something Deeply Hidden)一書中斷言,量子力學並非只能描述微觀世界,它能描述包括人類在內的一切事物。「就我們目前所知,」他寫道,「量子力學不僅僅是對事實的一種近似描述,它本身就是事實。」 卡羅爾認為,無論多重宇宙看起來多麼荒謬,它是量子力學理論不可避免的結果。


  為了證明這個觀點,他帶我們深入超現實的量子世界——我們的宇宙! 基本的量子方程被稱為波函數(wave function),它表示一個粒子(例如電子)能處於多個可能的空間位置,以及出現在各個位置的概率。當你用儀器對準電子,測定它的位置,你會發現電子只有一個位置。你可能會合理地推測,波函數只是電子行為的統計學近似值,電子很小,因此我們的儀器無法測得更精確。但根據卡羅爾的觀點,這個推測可能是錯誤的。電子始終以一種模糊的概率形式存在,直到你觀察到它,它才出現物理學上的「坍塌」,出現在某個位置上。


  物理學家和哲學家為這個「測量問題」已經持續爭論了近一個世紀。人們提出了各種各樣的解釋,但其中大多數要麼不可信,要麼需要將人類意識看作現實的必要組成,要麼需要特地調整波函數。在卡羅爾看來唯一合理的解決方案,是普林斯頓大學的研究生休·埃弗里特三世(Hugh Everett III)在1957年提出的——電子實際上存在於波函數所允許的所有位置上,只不過在不同的宇宙中。


  這一後來被稱為「多世界理論」的假說,在數十年的時間內得到了完善。它不再需要考慮測量行為或測量者的個人意識。理論認為,當一個量子粒子撞擊另一個量子粒子時,宇宙就會分裂或出現新分支,使兩者的波函數崩潰。這個過程被稱為「退相干」,隨時都在發生,並且它此刻就在你身邊發生!此刻,無數和你一樣的人出現,他們或許比你更快樂。而為什麼我們感受不到這個分裂過程呢?埃弗雷特回答道:「你能感覺到地球的運動嗎?」

  卡羅爾在一定程度上解決有關多重宇宙理論的證據問題。他表示,哲學家卡爾·波佩爾(Karl Popper)普及了一個觀點:科學理論應該精確到能被檢驗或證偽,而埃弗雷特的假設「好的一面」在於它是「基於量子力學、完全客觀的討論」。


  卡羅爾進一步提出,即使我們永遠無法直接觀察到多重宇宙中的其他任何一個宇宙,由於量子力學是可證偽的,多重宇宙假說「也會是其中最具可證偽性的理論」。此外,「很多」只是對多重宇宙數量的一個保守說法。卡羅爾估計,自大爆炸以來,宇宙的數量是2的10次方的112次方。就像我說的,宇宙的數量是無限個。


  多世界理論只是多重宇宙理論中的一種。物理學家還提出過一些更奇怪的理論,例如科普作家湯姆·西格弗里德(Tom Siegfried)在他撰寫的《天堂的數量》(The Number of The heaven)一書中所提到的。弦理論認為,所有的自然力都來自線狀的「弦」在九維或更高維度空間的扭動,這意味著我們的宇宙只是不斷延伸的宇宙「景觀」中的一個小山丘,其中一些宇宙具有與我們截然不同的法則和維度。混沌暴脹(Chaotic inflation)是大爆炸理論的一個擴充版本,它表明我們的宇宙是無邊無際的泡沫海洋中的一個微小氣泡。


  除了描述多種多樣的多重宇宙理論,西格弗里德還提出,多重宇宙觀點的出現最早可以追溯到古希臘時期。西格弗里德對多重宇宙的存在持中立態度,且承認「沒有人能確定」其他宇宙是否存在。但隨後,他又為多重宇宙理論提供了一個防禦性觀點,他宣稱「多重宇宙的存在比不存在更有意義。」


  西格弗里德將歷史上對多重世界觀點的抵制歸因於亞里士多德,後者一直堅定地認為地球是唯一存在的世界。由於亞里士多德是錯誤的,西格弗里德似乎在暗示,或許現代多重宇宙理論的懷疑論者也錯了。畢竟自亞里士多德的時代起,我們所知的宇宙範圍已經極大地擴大了。但直到一個世紀前,我們才知道銀河系只是眾多星系中的一個。

  西格弗里德認為,符合邏輯的下一步是,我們發現整個宇宙只是諸多宇宙中的一個。他在反駁那些稱多重宇宙理論不可驗證、「不科學」的懷疑者時,表示他們的觀點並不科學,因為「在預設科學的定義時,他們一開始就排除了多重宇宙」。


  事實上,我並不願意否定多重宇宙的存在。我看到了多重宇宙理論的一些價值,就像這位像肖恩·卡羅爾一樣具有天賦的作家——西格弗里德所描述的,這些理論激發了我們的想像力,並給予了無限的啟示。它們讓我們感覺自己真的十分渺小。


  但由於一些原因,我對多重宇宙理論的興趣大不如前。首先,無論從內部和外部來看,科學正處於一個低潮期。當傑出的思想家傳播這些永遠無法被檢驗的觀點時,科學就會受到損害,因此,這些觀點是不科學的。此外,我們的現實世界中正面臨嚴重的問題,而沉溺於多重宇宙更像是在逃避現實——類似於億萬富翁幻想殖民火星。科學家不應該用他們的時間做一些更有成效的事情嗎?


  也許在另一個宇宙中,卡羅爾和西格弗里德已經說服了我認真看待多重宇宙的觀點——但我對此表示懷疑。


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