“美麗心靈”的另一個版本——數學家埃弗雷特_風聞

今天我們就為大家帶來多世界理論的提出者休·埃弗雷特的故事——多世界理論是怎麼提出的，以及埃弗雷特不太幸運的一生。

撰文 | Graeme Stemp-Morlock

翻譯 | Nothing

審校 | zhenni

他也同樣有着一顆“美麗心靈”，這位來自普林斯頓大學的才華橫溢的數學家提出了很多深刻的見解。不不，我們所説的不是約翰·納什（電影《美麗心靈》的故事原型，數學家，1994年諾貝爾經濟學獎得主），我們今天要講的故事裏也沒有諾貝爾獎、暢銷傳記和奧斯卡獲獎影片的影子。我們要説的是關於同樣引人入勝的休·埃弗雷特的故事，他是量子力學中多世界理論的提出者。

埃弗雷特的生平故事並不像羅素·克勞飾演的約翰·納什那樣傳奇且廣為人知。來自加州的新聞記者彼得·拜恩（Peter Byrne）在2000年聽了他的朋友、斯坦福大學的物理學家斯蒂芬·申克（Stephen Shenker）關於“多世界理論”的介紹之後，對這個數學和物理學天才的故事產生了濃厚的興趣。

這位經驗豐富的記者於是開始了走訪，隨着調查的深入，埃弗雷特的故事和他的形象漸漸清晰了起來……

想法的誕生

埃弗雷特早年的家庭生活是非常不健全的。他參過軍的父親和藝術家母親離婚的時候需要前往墨西哥辦理離婚手續。埃弗雷特一直都沒有真正和同樣患有抑鬱症的母親和解，但他很崇拜自己的父親。

不論怎樣，埃弗雷特在學術上總是表現得非常傑出。在普林斯頓大學研究生院的第一年，他與許多頗具創造性的博弈論專家往來並撰寫了一篇論文，這篇論文至今仍被認為是該學科的經典之作。

第二年，埃弗雷特引起了令人尊敬的約翰·惠勒（John Wheeler）的注意。惠勒是量子力學和廣義相對論的重要奠基者之一，後來成了埃弗雷特的論文指導老師。埃弗雷特的博士論文包含了他革命性的多世界理論。

拜恩在會見埃弗雷特的獨子馬克（Mark）時發現了有關這一理論的新材料，馬克是“鰻魚（Eels）”樂隊的領隊。在他的地下室裏，馬克一箱一箱地存放着他父親的物品和文件。

拜恩説：“地下室是傳記作家的夢想之地，他們希望在這裏可以找到一些之前從未被披露過的材料。我在那裏找到了原始論文的手稿。我找到了三篇關於他理論中某些關鍵思想的小論文，這些小論文揭示了他當時的真實想法。事實上，這重新激起了很多關於埃弗雷特（的工作）真正內涵的討論。”

1964年的休·埃弗雷特

埃弗雷特當時正在研究量子力學中關於測量的根本難題。20世紀20年代，量子理論的一些奠基人在哥本哈根會面，他們給出了量子力學的“標準解釋”：在觀測之前，量子物體並不處於某一個確定的狀態，而是處於波函數所描述的多種狀態混合在一起的疊加態。以薛定諤筆下的貓為例，這隻貓在一個盒子裏處於生和死的疊加態。然而，當進行測量時，波函數會發生“塌縮”，量子系統會進入一個特定狀態。

但埃弗雷特對這一解釋並不滿意。本質上，他想知道為什麼僅僅因為觀察者與波函數發生相互作用，波函數就會發生塌縮。他認為，如果觀察者與被觀察的體系糾纏在一起，就不需要引入塌縮的概念。相反，由於觀察者和被觀察者之間的關聯，觀察者會分裂成多個副本。每一個量子力學所預言的可能性都是一直存在的——例如貓的生和死——只是它們存在於兩個平行的世界中。

惠勒被這個想法深深震撼，並將這個想法介紹給量子力學的泰山北斗尼爾斯·玻爾，後者主要接受量子力學的哥本哈根解釋。但玻爾對此不以為然。因此，這篇論文被刪減了近四分之三然後重新編排，以儘量減少與玻爾的分歧。當它在1957年被髮表時，並沒有引起太多的關注。

命途多舛的多世界理論

玻爾的拒絕令埃弗雷特不悦，但他並不打算留在學術界。在他的論文發表之前，他已經開始為五角大樓的一個智囊團工作，研究該如何打核戰爭。在那裏，他發現放射性沉降物造成的破壞比任何人想象的都要嚴重得多。他還致力於優化兼具進攻和防禦系統的“成本效益”。他還為第一個單一的集成操作程序編寫了許多原始軟件，即“絕密氫彈目標清單”。

“埃弗雷特本人就是奇愛博士（Dr. Strangelove），”拜恩説。“他是冷戰時期典型的技術官僚。這是一個為第三次世界大戰設計多個場景的人，他相信有多個宇宙已經在實施他的設計。但他還是把這些設計做了出來。”

斯坦利·庫布里克1964年電影《奇愛博士》

但是，當埃弗雷特正在做着和平行宇宙理論不相干的工作時，他早期的工作正在獲得潛在的追隨者。拜恩採訪過惠勒的前學生之一蘇雷克（Wojciech Zurek，現就職於洛斯阿拉莫斯國家實驗室），他解釋説，埃弗雷特讓一代物理學家可以用量子力學的方式看待宇宙。這與玻爾的解釋形成了鮮明的對比，玻爾的解釋令你只能用經典物理的概念來談論宇宙。

上世紀六七十年代，理論物理學家、《現代物理評論》（Reviews of modern physics）雜誌代理編輯布萊斯·德維特（Bryce DeWitt）發表了埃弗雷特的論文，他支持埃弗雷特的觀點。雖然德維特最初並不相信這個古怪的想法，但埃弗雷特的智慧還是贏得了他的肯定。當德維特寫信給埃弗雷特説他“感覺不到自己的分裂”時，埃弗雷特反駁説，哥白尼的批評者也説，他們感覺不到自己在天上移動。

與此同時，埃弗雷特和一些同事成立了一傢俬人公司為五角大樓處理機密的計算問題。但是，幾年後，這家公司倒閉了，埃弗雷特最終為了謀生只能進行一些相對無趣的計算問題。

左起：查爾斯·W·邁斯納，哈勒·F·特羅特，尼爾斯·玻爾，休·埃弗雷特，大衞·哈里森。

就個人而言，埃弗雷特也在掙扎。他是個酒鬼，午餐要喝三杯馬提尼酒，他在工作場所和其他地方表現出女性化的特徵。他吃生漢堡，每天抽三包煙。更重要的是，他和家人完全沒有聯繫。1982年，年僅51歲的埃弗雷特死於嚴重的心臟病，一個月前，他十幾歲的女兒試圖自殺，儘管之前就有徵兆，但他還是感到非常驚訝。

可悲的是，埃弗雷特沒能活着看到他的工作在物理學家和宇宙學家中獲得現在所擁有的大量追隨者。2007年，在多世界理論發表50週年的紀念日之際，這一理論登上了《自然》雜誌的封面。

當然，這一理論仍有爭議，它讓許多人覺得難以接受。甚至有物理學家認為，這是一種無內容的闡述，也就是説，它沒有告訴我們哥本哈根解釋之外的任何可能引領量子基礎新發展的東西。

“這是對哥本哈根解釋的一種回應，它朝着一個特定的方向發展，這是一個有益的現象，因為最終人們確實希望擺脱將觀察者視為量子力學不可分割的一部分的想法，多世界理論確實做到了這一點，”福斯（Fuchs）説。“但是，你要付出多少代價才能看到一個對另一個世界來説不是很特別的世界呢？”

揭示過去

拜恩沒有科學背景，但他相信，他的調查性新聞有助於揭露埃弗雷特的故事。“我的一項技能是通過讀大量的政府官方文章，得出一些有趣的事實。現在我已經閲讀了大量的物理論文——儘管我大部分時間都在閲讀方程式——並且得出了足夠多的有趣的事實來寫一本書。”

申克也認為，作為一名記者，拜恩闡明瞭埃弗雷特過去生活中的新內容，他非常詳細地描述了一位有着深刻人性缺陷的偉大科學家。

“彼得通過文件梳理出故事的基本要素，”申克説。這不僅僅是一個印刷一篇文章並試圖理解它的含義的問題。它正在深入挖掘我們看到的表象，找到寫這個故事的人之間發生的事情的真實證據。”

那麼，拜恩是否相信有這麼一個世界，埃弗雷特沒有過着痛苦的生活？

拜恩説：“當你看看人們在分支宇宙中是如何處理概率問題的時候就會發現，我們的宇宙或多或少是大多數宇宙的樣子，埃弗雷特可能在大多數宇宙中和在我們的宇宙中一樣，並不是一個非常快樂的人。但是，仍然會有無數的宇宙中，他不僅快樂地生活，而且他的理論也獲得了諾貝爾獎。”

原文鏈接：

https://plus.maths.org/content/many-lives-hugh-everett-iii

本文經授權轉載自微信公眾號“中科院物理所”，原題目為《他説有好多平行宇宙存在，但他並不是民科》。