第175章︰因何有故穿時空

世界是全部的物理現實。在經典(量子物理學之前的)物理學中,人們認為世界只包含一個宇宙。

整個三維空間和所有的時間,以及其中的全部內容。

根據量子力學,正如我將要解釋的那樣,世界是一個比這大得多也復雜得多的對象,它是一個多重宇宙,其中包括許多這樣的宇宙(還有其他東西)。

歷史是發生在對象(可能還包括與它們相同的副本)上的事件序列。

因此,到目前為止,我的故事里的世界是一個多重宇宙,由兩個宇宙構成,但只有一個歷史。

所以我們的兩個宇宙不能一直相同下去,必須要有傳送器故障之類的因素,使它們變得不一樣,這也就是驚門存在的原因,這個神秘的裝置就起到了這樣的作用。

不過就像我說過的那樣,對信息流動的限制似乎排除了這種可能性。

在這個虛構的多重宇宙中,物理規律是確定性的、對稱的。

那麼傳送器要做什麼才能使兩個宇宙不一樣呢?看起來似乎是不管傳送器的一個實例對一個宇宙做了什麼,它的分身也必定對另一個宇宙做了同樣的事,因此兩個宇宙只能繼續保持相同。

令人驚訝的是,事實並非如此。

兩個相同的實例在確定性和對稱的規律下變得不一樣,這是一致的。

但為了做到這一點,它們起初必須不僅僅是彼此的精確映像,還必須是可互換的,我用這個詞指字面意義上在其他所有方面都可互換,只除了它們是兩個宇宙之外。

可互換性的概念將在我的故事中反復出現,這個詞是從法律術語那里借用來的,它在法律中是指,對于還債之類的目標,將特定實例視作等同。

例如美元鈔票是可互換的,這意味著借用一美元並不需要還回所借的那張特定的鈔票,除非另有約定。

給定級別的桶裝石油也是可互換的。馬是不可互換的,向一個人借一匹馬必須還回那匹特定的馬,就算是還回那匹馬的同卵雙胞胎也不行。

但我在這里所說的物理可互換性並不是指視作等同,而是指本身相同,這是一個非常不同而且反直覺的屬性。

萊布尼茨在他「不可區分的同一性」學說中走得非常遠,以至于從原則上把物理可互換性排除掉了,但他錯了。

就算不考慮多重宇宙的物理學,我們現在也知道,光子是可互換的,甚至原子在某些條件下也是可互換的,兩者分別通過激光和稱為「原子激光」的裝置實現了。

後者可以爆射出超低溫、可互換的原子。目前這可以在不引起嬗變和爆炸等的情形下實現。

在許多量子理論教科書和研究論文中,甚至是少數支持多重宇宙詮釋的論文中,你都找不到對可互換性概念的討論,它們甚至根本不會提到這個概念。

然而在概念的表面之下,它無處不在。我相信把這個概念理清楚,有助于解釋量子現象而不含糊其辭。

就像接下來會清楚顯示的那樣,這是比萊布尼茨所猜測的還要離奇的一種屬性——例如比多重宇宙更加離奇,後者終究不過是重復的常識。

可互換性允許全新的運動和信息流動方式,與量子物理學出現之前人們想象過的任何東西都不同,因此有著與物理世界完全不同的結構。

踫巧在某些情況下,錢不僅在法律上可互換,在物理上也可互換。

由于這種情形非常熟悉,它為可互換性提供了一個很好的模型。

例如如果你的(電子)銀行賬號里存有一美元,銀行存入第二個一美元作為忠誠紅利,隨後又因收費而取出一美元,這時候追究他們取走的一美元到底是你原來的那個一美元還是他們添加的那個一美元,是毫無意義的。

這不僅僅是因為我們無從知道它是不是同一個一美元,或者決定不關心它是不是同一個一美元,而是因為在這一情形里的物理學中,並不存在拿走原來的一美元或者拿走後來添加的一美元之類的事。

銀行賬戶里的美元大概可以稱為「配置」實體,它們是對象的狀態或配置,不是我們通常想的物理對象本身。

你的銀行賬戶余額存在于一台特定信息存儲設備的狀態中。在某種意義上這個狀態歸你所有,任何人未經你同意修改這一狀態都是非法的,但你並不擁有這台設備,也不是設備的一部分。

在這個意義上,一美元是一個抽象事物。事實上,它是一段抽象知識。

知識一旦在合適的環境中以物理形式具象化,就會使它保持這一狀態。

因此,當物理的一美元磨損嚴重被送回造幣廠銷毀時,抽象的一美元使造幣廠把它轉換成電子形式,或者轉換成一個紙張形式的新實例。它是一個抽象復制因子——雖然作為一個復制因子來說很不尋常的是,它會使自己不增殖,而是把自己復制到賬目中,以及計算機存儲設備的備份中。

對于經典物理學可互換的配置實體,另一個例子是能量的數量︰如果你踩踏自行車直到蓄積了10千焦的動能,然後剎車直到其中一半的能量以熱的形式耗散,追究耗散的能量到底是你開始蓄積的5千焦,還是後來蓄積的5千焦,或者任何其他組合,都沒有意義。

但是一半的能量耗散了,這一點是有意義的。

事實證明,在量子物理學中,基本粒子也是配置實體。我們日常尺度上認為的真空,甚至原子尺度的真空,都不是真的空無一物,而是充滿了稱為「量子場」的結構實體。

基本粒子是這種實體的高能級配置︰「真空激發態」。因此,舉例來說,一束激光里的光子是其「空穴」內真空的配置。

當空穴內存在兩個或以上擁有相同屬性(諸如能級和自旋)的這種激發態時,就不存在哪一個是先離開、哪一個隨後離開之類的事。

所存在的只有其中任意一個的屬性,以及它們的總數有多少個。

如果我們虛構的多重宇宙中的兩個宇宙最初是可互換的,傳送器故障可以使它們獲得不同的屬性,方式就像是銀行的計算機對一個有兩美元的賬戶,從兩個可互換的一美元中取出一個而不取出另一個。

例如傳送器發生故障時,物理規律可能導致其中一個宇宙而不是另一個宇宙里被傳送的物體產生一個微小的電涌。

由于物理規律是對稱的,它無法指定電涌會發生在哪一個宇宙里,不過鑒于兩個宇宙起初是可互換的,也就不需要指定。

如果對象僅僅是相同(在互為精確副本的意義上),並服從確定性的、不會在兩者之間造成區別的規律,那它們就永遠也不會變得不同。

而表現上看起來更加相同的可互換對象,卻能夠變得不同,這是一個相當反直覺的事實。這是萊布尼茨從未想到的可互換性的古怪屬性中的第一種,我認為它是量子物理學現象的核心。

另一個可互換性的例子是這樣的︰假設你的賬戶里有100美元,你已指令你的銀行在未來的某個指定日期轉一美元到稅務機關的賬戶上。

于是現在銀行的計算機包含了一句這樣的確性定規則,假設你這樣做是因為這一美元已經屬于稅務機關(比方說它錯誤地給了你一筆退稅,要求你限期返還)。

由于賬戶里的美元是可互換的,就不存在哪一個美元屬于稅務機關、哪一個美元屬于你之類的情況。

于是我們有了這樣一種情形︰一個對象集合,雖然對象是可互換的,卻並非所有對象都屬于同一個主人!

日常語言很難描述這種情形︰賬戶里的每一個美元都確實與其他美元的屬性全都相同,但並不是所有的美元都屬于同一個主人。那麼我們能說這種情形里它們沒有主人嗎?

這將是誤導的,顯然稅務機關擁有其中的一個,而你擁有其他的。能說它們都有兩個主人嗎?

也許可以,但這種說法非常模糊。理所當然,說每個美元都有一美分屬于稅務機關也毫無意義,因為這只會遇到賬戶里的美分也全都可互換的問題。

但是不管怎樣,請注意,由這種「可互換性內部的多樣性」引發的問題,只是一個語言問題,在于怎樣用語言描述這一情形的某些方面。

誰也不會認為這個情形本身是矛盾的︰計算機收到指令去執行確定的規則,即將產生的結果不存在任何含糊不清的地方。

可互換性內部的多樣性是多重宇宙里廣泛存在的現象,下面我會解釋。

可互換金錢的事例中最大的區別是,在後一種情況下,我們從來不必疑惑或預測,作為一美元存在會是什麼樣子。

也就是說,作為可互換的、然後又變得有差別的對象,這樣存在是什麼樣子。量子理論的許多應用都需要我們進行這樣的預測。

但首先要做的是,我前面建議暫時把我們的兩個宇宙視作在空間里相互靠在一起,就像某些科幻里的分身宇宙處在「其他維度」,而現在我們必須放棄這種圖景,使兩個宇宙重合︰不管那個「額外的維度」代表什麼,它都會使兩個宇宙不可互換。?

並不是說兩個宇宙在什麼東西(例如外部空間)里面重合,它們不在空間里。空間的一個實例,是每個宇宙的一部分。它們「重合」意味著不能以任何方式把它們分開。

很難想象完全一致的東西重合是什麼樣子。例如,只要你僅僅想象出其中的一個,你的想象力就已經違背了它們的可互換性。但是,雖然想象力可能止步不前,理性卻不會。

現在我們的故事可以開始有不平凡的情節了。例如,傳送器發生故障時其中一個宇宙中產生的電涌,可能使這個宇宙中某位乘客大腦里的某些神經元未能激發。

結果是在這個宇宙中,這位乘客把一杯咖啡灑在另一位乘客身上。這樣他們就共同擁有了在另一個宇宙中沒有的一段經歷。

電涌不一定要由傳送器故障導致,它們可能是傳送器運轉方式的一種規律影響。在進行其他方式的旅行(如飛行或騎野馬)時,我們能接受比這大得多的不可預測的顛簸。

讓我們想象,每次傳送器在兩個宇宙中運轉時,都會在其中一個宇宙里產生一個微小電涌,但它小到無法覺察,除非用靈敏度極高的電壓表測量,或者推動了某個剛好處在變化邊緣的東西,後者如果沒有受到推動就會從邊緣退回來。

原則上存在三個原因,其中的一個或多個會使一個現象對觀察者來說是不可預測的。

第一個原因是,該現象受到一些根本上隨機的(非確定性的)變量影響。我已將這種可能性從我的故事中排除,因為真實的物理學中不存在這樣的變量。

第二個原因至少要對日常生活中的大多數可預測性部分負責任,那就是影響現象的因素雖然是確定性的,但要麼不為人知,要麼過于復雜,無法予以考慮。

第三個原因在量子理論出現之前從未有人想象過,那就是觀察者的兩個或多個起初可互換的實例變得不一樣。

這就是傳送器導致的電涌帶來的結果,它使結果變得完全難以預測,盡管是用確定性的物理規律來描述的。

這些關于不可預測現象的評論,可以在根本不涉及可解釋性或可互換性的情況下進行表達。多重宇宙研究者通常也確實就是這樣做的。

然而如我所說,我相信可互換性對于解釋量子隨機性和大多數其他量子現象至關重要。

導致不可預測性的這三種截然不同的原因,原則上可以給觀察者帶來完全相同的感覺。但是,在一個可解釋的世界里,對于自然界中任何明顯的隨機性,都必定有辦法找出到底三個原因中的哪一個(或哪種組合)才是其真正原因。

人怎麼才能發現可互換性和平行宇宙才是某個特定現象的根源?

作者寫時總會受到一種誘惑,促使他們為達到上述目的而引入跨宇宙通信,導致宇宙間不再「平行」。

正如我說過的,這會使故事實際上成為一個單宇宙故事,為了掩蓋這個事實,我們可能會說這類通信很困難。

例如通信方式有可能是,每個宇宙中都有一種辦法,可以調節傳送器使其在另一個宇宙中產生一個電涌,這就可以用來向另一個宇宙傳遞信息。

但我們可以想象這樣做非常昂貴而且危險,所以飛船上的規定限制其使用,尤其是禁止與一個人自己的分身進行「個人通信」。

然而有一位船員在值夜班時違背禁令,結果震驚地收到一條信息「同索納克結婚了」。我們知道,但人物並不知道,這樁婚姻是咖啡潑灑事件帶來的連鎖反應,而咖啡潑灑事件又是另一個宇宙中的電涌帶來的連鎖反應。

我們還知道(但人物也不知道),由于在另一個宇宙中,這次違規使用設備的行為被發現了,因此飛船上執行了更嚴格的安保措施。

船員們對這樁令人吃驚的婚姻做出反應時會發生什麼事,故事可以就此進行展開。

一個人得知自己的分身已經結婚時,應該做出什麼反應呢?是不是應該在自己的宇宙里尋找那位配偶的分身?

而此人先前從未見過那位配偶分身,更不用說與其發展浪漫關系。或者是,按照愛情故事的傳統慣例,此人很討厭那位配偶分身。這樣設定不會有什麼壞處,或者可能會有壞處。

源于其他宇宙的思想觀念,至少與我們宇宙中的一樣容易出錯。如果這些觀念得來不易,糾錯就會更難。

知識創造取決于糾錯。因此,有可能接下來還會有消息傳來︰「已經後悔了。」或者可能是索納克剛好出現在另一個宇宙的傳送室里,使這條警告信息無法發出。

或者是這對夫婦眼下很幸福,但關系很快就會嚴重破裂,導致離婚。所有情況下,跨宇宙通信根本起不到什麼好作用,而可能使這位船員的兩個實例都做出有著災難性後果的婚姻決策。

普遍而言,另一個宇宙里你的分身因為做了某個特定的決定而看上去很幸福,這一新聞並不意味著你做出「對應」的決定也會幸福。

宇宙間一旦產生差異(如果沒有這些差異,來自另一個宇宙的新聞也就不成為新聞了),就沒有道理再指望決策結果能不受影響。在一個宇宙里,你們因為意外地共有一段經歷而相識。

在另一個宇宙里,踫面的原因是你違規使用了飛船的設備。這會不會影響婚姻的幸福程度?也許不會,但你只有在對于哪些因素會影響婚姻的結果而哪些因素不會影響有了一個好的解釋性理論之後才能弄明白。而如果你有這麼一個理論,也許你就不需要躲在傳送室里了。

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