先解释一下什么是波函数:量子力学认为物质就是由物质的波函数组成的,人自己本身也是量子力学中的一个波函数,但是人类是一个有生命的物质,它的波函数是不断变化的,是随着时间的推移,这个波函数是在不断变化之中的,这个波函数变化越大,这个人相对自己原始的波函数的差值越大,当这个波函数的变化达到一个本质的变化时,这个人的波函数就彻底转变为其它物质的波函数了,也就是这个人已经死亡了。
平行世界理论又叫多世界理论是由Hugh Everett III提出的,进过后人不断的发展后形成的。
Everett III假设,所有孤立系统的演化都遵循薛定谔方程,波函数坍缩从不发生。但是,如果波函数不发生坍缩,为什么我们对具有不确定性(即处于叠加态)的量子系统的测量只能得到一个确定的结果呢?艾弗雷特意识到,另一个可能的出路在于:作为相互作用的结果,测量仪器与被测系统的状态之间发生关联,从而测量仪器的状态不再能够被独立地定义,而只能相对于被测系统的状态来定义,艾弗雷特称之为相对态。进一步地,当观察者对测量仪器进行读数时,他的状态也与测量仪器,进而与被测系统的状态关联起来。这三者形成了一个复合系统的整体,而根据薛定谔方程被测系统的不确定性将传递给整个复合系统,即它也处于叠加态。
现在到了问题的最关键之点,艾弗雷特在此迈出了最大胆的一步。他认为,由于在复合系统的叠加态中,每一个成员态包含一个确定的观察者态、一个具有确定读数的测量仪器态,以及一个确定的被测系统态,因此,作为叠加态中的每一个成员态描述一个感知到一个确定结果的观察者,对于这个观察者被测系统的状态似乎已经被转换成对应的坍缩态。于是,对于每个由叠加态中的一个成员态所描述的观察者来说,波函数坍缩似乎已经在一个主观水平上发生,而他只感知到一个确定的结果。
如果以上解释看不明白的话,那么还有一种比较简单的:
存在一些平行的完全的世界,它们在某种确定的意义上在相同的时间和空间中存在着,尤其是,它们与我们共享同样的时间和空间。不同的平行世界是通过它们作为一个公共的物理实体的一部分而关联在一起的,物理实在就是纠缠在一起的所有世界的集合。在理论上,多平行世界是与波函数的各个“坍缩”分支相联系的,当世界面临一种量子选择时,它就分裂成两个不同的世界。
多世界理论在微观领域内已经被很多实验所证实,但是能否适用与宏观世界呢?目前来看这是无法证明的。有这么一个实验:
实验的主要仪器是一台量子枪,它的扳机由处于量子叠加态,如自旋叠加态 |上>+|下> 的粒子的测量结果控制。如果测量结果是“上”,则枪射出一个子弹,如果测量结果是“下”,则子弹不被射出,而只是发出一声“咔嚓”声。现在,勇敢的实验者将量子枪对准自己。
根据多世界解释,在一次实验之后,世界将分裂成两个,其中一个分支中实验者仍然活着,而另一个分支中实验者已经死亡。然后,在实验者仍然活着的世界分支中,这个实验者继续进行实验,之后,这个世界分支又将分裂成两个,其中一个分支中实验者仍然活着,而另一个分支中实验者已经死亡。实验可以依此不断进行下去,很明显,总存在一个世界分支,在其中实验者仍然活着,并且他可以听到扣动扳机的接连不断的“咔嚓”声。于是,这个实验者将确信多世界解释是正确的,而其他解释都是错误的。
但是,在最后的量子叠加态中,实验者于其中存活的那个世界分支只占很小的一部分,例如,如果进行了N次实验,这个分支所占的比例就只为1/2N。于是,具有讽刺意味的是,在我们所在的更可能的世界分支中,勇敢的实验者已经死去,他因此也就无法将他的发现告诉我们,更无法说服我们多世界解释是对的。