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命運(yùn)石之“門”:開向何方

2016-05-30 14:51豌豆皮
科學(xué)Fans 2016年5期
關(guān)鍵詞:觀察者貓咪盒子

豌豆皮

內(nèi)容簡介

故事的主角是一個超級中二的大學(xué)生岡部倫太郎,整天和好友貓在自家簡陋的房間里鼓搗各種奇葩的發(fā)明,美其名曰“未來發(fā)明研究所”。這個研究所出產(chǎn)了一大堆令人哭笑不得的發(fā)明,其中最重要的有兩個:一是能夠向過去發(fā)送郵件(在日本,手機(jī)之間的短信是通過互發(fā)電郵實現(xiàn)的)的手機(jī)裝置,二是能夠讓人進(jìn)行“時間跳躍”的時間機(jī)器。每向過去發(fā)送一次郵件,都有可能移動整個時空的“世界線”,也就是改變一段已經(jīng)發(fā)生過的歷史。處在一條世界線上的人不會記得另一條世界線上發(fā)生過的事,除非像主角一樣具有“探知之眼”的能力,才能保留上一條世界線的記憶。而故事中設(shè)定的“時間跳躍”也并不是把整個人送回過去,而是抽取某人的記憶送到過去的自己那里,讓“過去的自己”變?yōu)椤艾F(xiàn)在的自己”,以此試圖規(guī)避一大堆常見的悖論和物理學(xué)限制。時間跳躍的目的當(dāng)然同樣是改變歷史。所以這整個故事其實是一個不斷試錯和不斷反悔,最后得到自己想要的結(jié)果的過程。都說這世上沒有后悔藥,但我們的主角就是有大把的后悔藥可以隨便吞,吞到不想后悔了為止。

世界線收束理論

怎么樣?羨慕吧?

先別急著羨慕。我們來分析一下這枚后悔藥的成分。首先需要弄明白世界線是什么。在物理學(xué)上,世界線指的是一個對象在四維時空中經(jīng)歷的所有事件之和。而在故事里,這個詞指的是無數(shù)具有因果關(guān)系的連續(xù)事件所組成的一個序列,說白了就是這個故事的故事線,每當(dāng)主角和他的朋友們向故事中的過去發(fā)送一封郵件,啪,大綱微調(diào),故事變成另外的模樣。兩個“世界線”概念的最大不同在于,物理學(xué)中的世界線,觀察者當(dāng)然位于事件的世界線上;而故事里的這條“世界線”,觀察者卻常常不是事件的當(dāng)事人,嚴(yán)格來說他并沒有位于世界線上,而是稍微偏出,位于和它相近的,觀察者自己的世界線上。當(dāng)然這是敘事的需要,倘若觀察者總是出現(xiàn)在嚴(yán)格符合物理學(xué)定義的位置上,那還講啥故事,所以我們接受這個設(shè)定就好。

那么,這樣一個不斷改變世界線從而改變世界面貌的世界觀,有沒有一個對應(yīng)的真正的科學(xué)理論作為基礎(chǔ)呢?答案是有的,那就是量子多重宇宙理論。

薛定諤的貓

科幻作品里的時空穿梭,“回到過去”,不管是以什么樣的形式來進(jìn)行,要尋求一個比較合理的解釋,最終都得歸到多重宇宙理論上去。不過可能許多讀者不知道的是,多重宇宙理論有很多種,在不同的理論中,多個宇宙共同存在的方式是不同的。量子多重宇宙理論,跟量子力學(xué)里的許多東西一樣,都非常依賴觀察者。這方面最簡化的例子是“薛定諤的貓”,一只貓被關(guān)在盒子里,盒子里有一個向貓咪投毒的裝置(這只是一個假想實驗,我們并不打算虐待任何一只貓),連接在一個量子開關(guān)上。我們知道,根據(jù)量子理論,這個開關(guān)在我們不觀察它的時候處于一種“既開又閉”的狀態(tài),我們不能用“開”或“閉”來描述它,只能知道開或閉的各自概率(這并不是因為我們的技術(shù)不足,而是它本就處于這種一部分概率是開、另一部分概率是閉的幽靈般的狀態(tài))。因此,盒子里這只貓也處于“既死又活”的奇妙狀態(tài)。但當(dāng)我們悄悄掀開蓋子,想要看一眼這只貓是不是還活著的時候,啪嗒,搖動的骰子就揭盅了。我們看到的這只貓要么還活蹦亂跳,要么就已經(jīng)被投毒殺死。用物理學(xué)家的行話來說,這就是“概率波函數(shù)坍塌了”。

不過有一部分物理學(xué)家并不滿意波函數(shù)坍塌這個解釋。因為在數(shù)學(xué)上找不到波函數(shù)坍塌的理由。他們提出了另一種解釋:量子力學(xué)的每一種可能性,都對應(yīng)著一個宇宙,而每一個宇宙中,都有一個觀察者,可以看到這個宇宙中的種種可能性。也就是說,在我們的貓咪實驗中,存在兩個宇宙,第一個宇宙里的貓咪在盒子打開時還活著,另一個宇宙里的貓咪在盒子打開時已經(jīng)死掉了。兩個宇宙同樣真實,在每一個宇宙里都有一個剛剛打開蓋子的觀察者,并且在每一個觀察者看來,其他的宇宙都不存在,也就是“坍塌”了。

薛定諤的貓咪實驗是量子多重宇宙體現(xiàn)的一種極簡狀態(tài),它只有兩種可能性。但在更普遍的情況下,一個事件的可能性是很多的,因此會有很多個多重宇宙同時存在。從每一個多重宇宙中的某一個其他事件,又會演化出更多的多重宇宙。用《命運(yùn)石之門》里的話語來描述,“世界線”就是描述我們在這些多重宇宙間前進(jìn)的軌跡。而我們的主角所做的是什么事兒呢?他打開薛定諤的盒子,失望地看到貓咪死掉了,于是啪一聲重新把盒子合上,再次打開。歡呼,撒花,這一次貓咪活著!

嚴(yán)禁開掛

在《命運(yùn)石之門》的故事里,貓咪換成了主角的朋友們。命運(yùn)石之門通向的是另一個與我們所在的這個宇宙同等真實的宇宙,“變更世界線”就是從量子多重宇宙中的一個,變更到另一個。我們不去考慮主角在不同宇宙間穿梭的方式,單就這個世界線變更的設(shè)定來說,它確實很好地體現(xiàn)了量子多重宇宙的世界觀。

不過,如果只是嚴(yán)格按照量子多重宇宙的世界觀來講故事,那是非常不好看的。我們這畢竟是文藝創(chuàng)作,不是實驗報告(壓根兒也沒有可能做實驗),所以故事里還是引入了兩條凌駕于物理學(xué)原則之上的“超能力”:一是主角首先擁有、后來在其他角色身上也有覺醒的“探知之眼”,能夠“保有”上一條世界線的記憶;二是向自己所在這條世界線的過去發(fā)送信息的能力,包括手機(jī)郵件和人腦記憶。這兩者其實都是被物理學(xué)所禁止的。首先,我們剛才說過,在量子多重宇宙的理論中,固然每一個宇宙都是真實的,但在具體某一個宇宙的觀察者來看,其他的宇宙都“坍塌”了,完全不存在。在一個宇宙的觀察者不可能有另一個宇宙的記憶,故事里的描寫只能說是情節(jié)的需要。其次,故事煞費(fèi)苦心地把“時間跳躍”解釋為抽取現(xiàn)在的自己腦中的記憶,將其送往過去,這樣看起來好像就躲開了時間旅行的悖論,一是不會在同一個時空出現(xiàn)兩個自己;二是簡簡單單一個“超光速旅行”就能解決時空跳躍的黃金時代已經(jīng)過去了,現(xiàn)在的觀眾多半都知道了超光速旅行是不可能的,他們需要更酷炫的設(shè)定。但非常遺憾,不能進(jìn)行超光速旅行的不光是物體,還包括信息。不管這些信息以什么方式被打包,都不可能傳送到過去——不然我們早就能知道黑洞里面的模樣了,對吧。

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