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被凝望改变的过去-一万亿个外婆:给孩子的另类科普

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:“历史不仅不是确定的,而且直到我们观测到结局的那一刻才会尘埃落定。并且,我们的观测方式正在改变着历史的发生。微观世界可能并不遵循宏观世界所谓的因果律。”凝望着被日光点燃的天空的舞台,乌鸦先生仰着头,就像一只振翅欲飞的鸟。[1] 惠勒提出的“参与式宇宙”,还没有得到科学界的共识,算是一家之言。[2] 简化版的惠勒的

被凝望改变的过去-一万亿个外婆:给孩子的另类科普

“现在,你在心里想一个物体吧,苹果、星星、小狗或者玻璃,什么都可以。别告诉我谜底。”乌鸦先生放缓了脚步。流浪的小狗吐着舌头,画了一圈眼线似的眼睛时不时打量他的裤腿。星星也是这样充满求知欲。她沉醉于量子世界,却发现自己从没到达那里。

“想好了!”星星紧跟乌鸦先生,抬起腿,跳过了一根正在冒烟的排气管。落在最后的钢笔小姐轻哼一声:“不需要我的参与吗?”

“先从我们的小家伙开始。”看起来乌鸦先生已经玩过很多次游戏。

“注意,我要开始猜你心里的物体了,我会问一些问题,你必须诚实回答是或否,看我能不能缩小范围,猜中答案。第一个问题,它比小狗大吗?”

“是的!”

“是一种动物吗?”

“不是。”

“有生命吗?”

“没有……”星星紧张地守护自己的答案。

“它是液体吗?”

“不是的。”

“它在地上吗?”

“不是。”

“它在天上吗?”

“是的……乌鸦先生。”

“它是太阳吗?”

“你太厉害了!”星星败下阵来。

“有次我发明了新玩法,找来20个回答者,我从第一个人开始问,将第二个问题抛给下一个人,当我问‘它是电子的吗’,第三个人回答得有点犹豫,到了后面,每个人都回答得越来越慢,也越来越困难。”

“最后你赢了吗?”

“当然,那次的答案是晶体管收音机,实际上这20个人事先并没有商定这是什么东西,他们唯一同意的就是以‘不会和之前任何答案相矛盾’的方式来回答,直到问到最后的问题,‘晶体管收音机’才作为答案出现了。在我开始提问前,其实还没有答案。宇宙究竟是什么样子的?这实际上取决于是谁在问。”乌鸦先生稀疏的头发被微风扰动,“事实上,我经常在山坡上透过窗口远眺,先是云杉和白松树从晨雾中显现出来了,然后是有气无力的太阳,接着是一小片屋顶,随着我的注视行为,世界一点一点地拼凑起来。宇宙不断地从可能性的雾中浮现。我的想法是,我们居住在自己的观察中。你不仅仅是宇宙舞台上的旁观者,还参与了塑造宇宙。”[1]

星星似懂非懂地沉默。

“参与式宇宙”示意图(www.xing528.com)

“我很想知道您是如何证明这一点的,不然听起来更像是形而上学,您明白我的意思,这并不包含对形而上学的诋毁,但是缺少实证总让人感到不那么踏实。”微风捎来了钢笔小姐的声音。

“那就还是回到刚才的双缝实验中,实验总是更可靠些,对吧?电子好像未卜先知一般,知道前面有探测它行进路径的仪器存在,就会选择以粒子的方式穿过其中的一条缝。如果我们将探测器放到金属板的后方,等电子穿过双缝后片刻再决定是否打开仪器,一切都是临时起意,结果又会怎样呢?”

金属板上竟然还可以做这么多实验……星星挠了挠头。

“我想在向我们解释的时候,先生只是用这种方式简化了自己的实验。我也很好奇结果会是什么。”钢笔小姐说。

“结果证明,假设我们途中临时决定打开探测器,光子会以粒子的形式旅行。听起来是不是很奇怪?它在出发时没有探测器存在,还是以波的形式旅行的。所以我猜想,我们事后的决定其实可以改变电子出发时的决策。”[2]不知不觉间,三个人又经过了几个窗口。

历史不仅不是确定的,而且直到我们观测到结局的那一刻才会尘埃落定。并且,我们的观测方式正在改变着历史的发生。微观世界可能并不遵循宏观世界所谓的因果律。”乌鸦先生嘶哑而又铿锵的声音在风中回荡,“这个结论甚至可以安在广阔无边的宇宙身上。”

就在屋顶起伏不定的胸膛上,三个人相互依靠,坐了下来。

“现在你可以想一个类星体,一种非常明亮并且遥远的年轻的星系,在地球和这颗类星体之间,还有另外两个大型星系。大质量物体的引力可以使光线弯曲,我希望你没有将这一点忘记……”

“不会的。”星星仿佛回到了旅行之初。

“大星系会改变光子的走向,就像是光子路过了玻璃镜子会发生反射一样。两个巨大的星系就代替了两条狭缝,给光子创造了两条不同的旅行路径。类星体就是光源。可以理解这样一个设定吗?”

星星点了点头。

乌鸦先生继续道:“地球上,一群天文学家决定观察这颗类星体的光子是怎样旅行的,望远镜就扮演了探测器的角色。结果,当关闭望远镜,光子就被证实从两条路径同时通过了;当打开望远镜,它就只选择了其中一条路径。这个结论就是发生在宇宙尺度上的双缝实验。但这是很微妙的事,因为你要知道,类星体距离地球是非常遥远的,在天文学家决定测量以前,光子早已经走了几年、几千年,甚至早在地球生命诞生之前。但我们的中途介入却改变了它原始的选择。也许这很有争议,不过我觉得我们正是这个进行中的宇宙的一小部分,不仅这个宇宙的未来尚未确定,过去也同样如此。追溯到大爆炸,我们目前的观察结果,只不过是从许多可能的宇宙量子历史中选择了一个而已。”

钢笔小姐倒吸了一口凉气,颤声道:“所以,当一个有意识的人向着深空凝望,他就参与了创建宇宙的形态和历史,是这样吗?这太美了!”

量子力学无限的可能性或许是物理宇宙的全部,但它们是由巨大的不确定性组成的,而我们这些有意识的观察者最终只和其中的一部分发生了互动,不仅催促它沉淀下来,变成实在,还将我们的意识编织进了它的历史之中。可以这么说,我们的意识创造了现在这个可见的宇宙,它的过去和现在。”凝望着被日光点燃的天空的舞台,乌鸦先生仰着头,就像一只振翅欲飞的鸟。

“你的笔记本呢?”越过星星,乌鸦先生将目光投向钢笔小姐。她赶紧递上前去。

如果你想要一个观察者,你需要生命;如果你想要生命,你需要重元素。要从氢中制造重元素,你需要热核燃烧。要进行热核燃烧,你需要在数十亿年的恒星中烹饪一段时间。为了在时间维度上延伸数十亿年,根据广义相对论,宇宙在空间维度上必须跨越数十亿年。那么,为什么宇宙会这么大呢?因为我们在这里![3]

书写完毕,乌鸦先生将钢笔递了回来。星星如梦初醒般连声大喊:“我也懂了!我也懂了!我的眼睛看到外婆的刹那,我就创造了她的过去。天啊,她过去所经历的一切,也有我的贡献。现在,虽然她走了,我却觉得我们之间更加亲密了!”

“说得很好,在我看来,你的意识很可能参与创造了物质。”乌鸦先生矮小又敏捷的身姿跃动在这片古老的屋顶上,就像愉快地漫游在宇宙不可知的乌托邦之中。

[1] 惠勒提出的“参与式宇宙”,还没有得到科学界的共识,算是一家之言。这种情况在量子学界非常普遍,但我觉得很有意思,故采纳之。

[2] 简化版的惠勒的“延迟选择实验”。这个实验的结果似乎仍有些争议,或者说它的严谨性遭到挑战,还没有形成统一的观点,所以这里采用了“我猜想”这样的表述。

[3] 美国物理学家罗伯特·亨利·迪克(Robert Henry Dicke, 1916—1997)对宇宙的解释。在普林斯顿大学,他是约翰·惠勒的同事。

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