《隱藏的現實(shí)》，作者B·格林 ，譯者李劍龍（筆名Sheldon，科學(xué)松鼠會(huì )會(huì )員）。今天刊發(fā)的是本書(shū)的第一章，介紹了本書(shū)的內容框架，之后松鼠會(huì )將擇選部分內容連載，歡迎關(guān)注。
假如，當我還是小孩子的時(shí)候，只有一面鏡子裝飾我的臥室，我童年的夢(mèng)想可能就大不一樣了。不過(guò)，臥室的鏡子有兩面。于是，每天早上當我打開(kāi)衣柜拿衣服時(shí)，鑲在衣柜門(mén)上的鏡子就會(huì )對準墻上的那面鏡子，鏡子之間的物體被來(lái)回反射，看起來(lái)有無(wú)窮多個(gè)。這種情形讓人瞠目結舌。我喜歡凝視那一層又一層的鏡像，透過(guò)鏡子盡可能地把視線(xiàn)延伸到遠方。所有鏡像的移動(dòng)貌似都是同時(shí)發(fā)生的—可是我知道，這不過(guò)是因為人類(lèi)的知覺(jué)存在局限性;我很小的時(shí)候就懂得光速是有限的。所以，在我的腦海里，我設想自己看到了光在鏡面之間往復穿行。頭發(fā)一飄，胳膊一動(dòng)，鏡子都會(huì )默默地反射出來(lái)，鏡像一個(gè)接著(zhù)一個(gè)排列。有時(shí)候，我會(huì )靈魂出竅，想象另一個(gè)自己沿著(zhù)那條直線(xiàn)往前走，然后在某個(gè)地方停住腳步，造出一個(gè)新的現實(shí)，其他鏡像都要跟隨這個(gè)新的現實(shí)而變化。課間休息時(shí)，我有時(shí)也會(huì )想起那天早上乍現的靈光，它在兩面鏡子之間永無(wú)休止地跳動(dòng)，于是我化身為當時(shí)的一個(gè)鏡像，進(jìn)入一個(gè)虛擬的、用光織造的、由幻想驅動(dòng)的平行世界。
誠然，反射形成的鏡像并沒(méi)有自己的意識?？墒?，這種活力四射的幻想和想象中的平行現實(shí)，與現代科學(xué)中一個(gè)越來(lái)越受重視的主題產(chǎn)生了共鳴—除了我們所知的那個(gè)世界，是否還可能存在另外一些世界。為了尋找這樣的可能性，本書(shū)展開(kāi)了一次探險，就像一次精心策劃的旅行，帶你游覽科學(xué)的平行宇宙。
從前，“宇宙”的意思是“所有的東西”，一切，全部家當。表面上看，宇宙不止一個(gè)、萬(wàn)物不止一種的觀(guān)念似乎存在語(yǔ)法錯誤。然而，一系列理論進(jìn)展漸漸認可了這種關(guān)于“宇宙”的認識。如今，這個(gè)詞的含義取決于上下文。有時(shí)，“宇宙”仍然意味著(zhù)絕對的一切;有時(shí)，這個(gè)詞只不過(guò)是指像你我這樣的人，原則上能夠接觸到的那部分事物。有時(shí)，這個(gè)詞被用來(lái)描述一些獨立的世界，這些世界的一部分或全部對我們來(lái)說(shuō)都是無(wú)法企及的，也許是暫時(shí)的，也許永遠無(wú)法企及。也就是說(shuō)，這個(gè)詞將我們的宇宙降格了，使它成為一個(gè)巨大的、也許是無(wú)限大的集團中的一員。
“宇宙”的霸權被我們削弱以后，就給其他詞讓出了位置。這些詞所描繪的范圍更大，能夠將全體現實(shí)都囊括其中。不論平行世界(parallelworlds)、平行宇宙(paralleluniverses)、多重宇宙(multipleuniverses，multiverse)、另一些宇宙(alternateuniverses)，還是虛擬實(shí)境(metaverse)、無(wú)上宇宙(megaverse)—這些詞都是一個(gè)意思，都相信世上不僅存在我們的宇宙，還存在一大堆別的宇宙。
你會(huì )注意到這些術(shù)語(yǔ)有點(diǎn)兒含混不清。組成一個(gè)世界或一個(gè)宇宙的東西到底是什么?什么樣的標準能夠區分單一世界的不同部分，以及本來(lái)就各不相同的宇宙?也許在將來(lái)的某一天，我們對多重宇宙的認識足夠成熟以后，才能準確地回答這些問(wèn)題?，F在，我們不再拘泥于抽象的定義，而是借用波特·斯圖爾特大法官(JusticePotterStewart)[1]定義色情作品的方法。當美國聯(lián)邦最高法院在努力構建一個(gè)標準時(shí)，他宣稱(chēng):“我看到它時(shí)就能認出來(lái)?！?/p>
最后，一個(gè)世界或另一個(gè)平行宇宙的叫法只不過(guò)是一個(gè)語(yǔ)言表達問(wèn)題。其中的關(guān)鍵，即關(guān)于這個(gè)主題的核心在于，那些挑戰傳統觀(guān)念，并預示著(zhù)我們長(cháng)久以來(lái)所認為的唯一的宇宙只不過(guò)是一個(gè)更宏偉，也許更陌生，只露出冰山一角的隱藏現實(shí)的一部分的世界，是否真的存在。
一個(gè)驚人的事實(shí)是(這也是促使我寫(xiě)作本書(shū)的原因之一)，許多物理學(xué)基礎理論的重要進(jìn)展，如相對論物理學(xué)、量子物理學(xué)、宇宙物理學(xué)、物理學(xué)的統一理論(unifiedphysics)和計算物理學(xué)，都指引我們思考這樣或那樣的平行宇宙。的確，后面幾章所要闡述的內容，就是這9種不同的多重宇宙理論。每一種理論都把我們的宇宙看作異乎尋常宏大的多重宇宙的一部分，不過(guò)，每種多重宇宙的樣子都迥乎不同，每個(gè)子宇宙(memberuniverse)的性質(zhì)都大相徑庭。有的理論認為，其他平行宇宙和我們相隔千山萬(wàn)水;有的理論則認為，其他平行宇宙就在我們周?chē)鷰缀撩椎牡胤脚腔?還有一些理論認為，討論其他平行宇宙的位置都是在做無(wú)用功。支配平行宇宙的物理規律也面臨類(lèi)似的多樣性。在有的理論中，其他宇宙的物理規律和我們一樣;在有的理論中，雖然平行宇宙的物理規律存在差異，但規律之間也有親緣關(guān)系;而在另一些理論中，無(wú)論從形式上還是內容上來(lái)說(shuō)，平行宇宙中的物理規律都是我們從未遇到過(guò)的。想象一下現實(shí)到底有多么廣闊無(wú)際，一種渺小的感覺(jué)和激動(dòng)的心情油然而生。
最早有關(guān)平行世界的研究始于20世紀50年代，那時(shí)的研究者對量子力學(xué)表現出來(lái)的方方面面迷惑不已。量子力學(xué)是一種描述微觀(guān)世界的理論，人們用它來(lái)解釋原子和亞原子粒子層面的現象。量子力學(xué)提出，科學(xué)的預言必然是概率性的。這打破了之前的物理學(xué)框架，推翻了經(jīng)典力學(xué)的固定模式。我們能夠預言這個(gè)結果發(fā)生的概率，也能夠預言那個(gè)結果發(fā)生的概率，但通常無(wú)法預言實(shí)際發(fā)生的到底是哪個(gè)結果。這個(gè)眾所周知的結論違背數百年間確立起來(lái)的科學(xué)理念，足以令人震驚。然而，量子力學(xué)還有一個(gè)讓人困惑的特征，卻沒(méi)有引起足夠的重視。經(jīng)過(guò)幾十年的仔細研究，積累了豐富的實(shí)驗數據之后，人們驗證了量子力學(xué)的概率性預言，卻沒(méi)有任何人能夠解釋為什么在給定條件下，眾多可能的結果中只有一個(gè)能夠實(shí)際發(fā)生。當我們做實(shí)驗時(shí)，當我們觀(guān)察世界時(shí)，我們都相信自己身處唯一確定的現實(shí)中。但是，那場(chǎng)量子革命開(kāi)始一個(gè)多世紀之后，關(guān)于如何才能讓量子理論的數學(xué)形式與這個(gè)基本事實(shí)兼容，全世界的物理學(xué)家還沒(méi)有形成一致的意見(jiàn)。
多年以來(lái)，這一理解方式上的巨大鴻溝激發(fā)了許多有創(chuàng )造性的想法，但其中最令人感到不可思議的卻是為首的那一個(gè)?；蛟S，早先的那個(gè)想法，也就是我們熟知的任何實(shí)驗有且只有一個(gè)實(shí)際發(fā)生的結果的觀(guān)念是不合理的。量子力學(xué)背后的數學(xué)(或者，至少可以說(shuō)是一種數學(xué)上的觀(guān)點(diǎn))認為，所有可能的結果都發(fā)生了，只不過(guò)每一種結果都存在于各自的獨立宇宙中。如果量子力學(xué)計算得出的預言說(shuō)，一個(gè)粒子可能在這兒，也可能在那兒，那么在其中一個(gè)宇宙中，這個(gè)粒子在這兒，在另一個(gè)宇宙中，這個(gè)粒子就在那兒。在每一個(gè)這樣的宇宙中，都有同樣的一個(gè)你在見(jiàn)證其中某個(gè)結果的發(fā)生。你認為(錯誤地認為)自己所在的現實(shí)是唯一的。從太陽(yáng)中的核聚變到思想賴(lài)以存在的神經(jīng)沖動(dòng)，當你發(fā)現量子力學(xué)允許一切物理過(guò)程的發(fā)生，這種想法的深邃之處就顯而易見(jiàn)了。也就是說(shuō)，不存在沒(méi)有人走過(guò)的路。不過(guò)每一條這樣的路—每一種現實(shí)，都深深地隱藏在其他現實(shí)背后。
量子力學(xué)扣人心弦的多世界方法在最近幾十年里備受關(guān)注?？墒茄芯勘砻?，這個(gè)理論框架很棘手，很難對付(我們將在第8章討論)。所以經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的研究后，直至今天，這個(gè)方法仍然存在爭議。有些研究量子力學(xué)的人認為這個(gè)方法已經(jīng)被證實(shí)了，而另一些則信心滿(mǎn)滿(mǎn)地說(shuō)，其數學(xué)基礎還不完備。
雖然在科學(xué)上立足未穩，這個(gè)平行宇宙的早期版本卻使文學(xué)作品、電視和電影萌生了眾多關(guān)于世外桃源和虛構歷史類(lèi)(alternativehistory)的題材，類(lèi)似的創(chuàng )意至今層出不窮。(我從小就特別喜歡的有《綠野仙蹤》、《生活多美好》、《星際迷航》中“永恒邊界之城”那一集，博爾赫斯寫(xiě)的《歧路花園》，以及最近的《滑動(dòng)門(mén)》和《羅拉快跑》。)總的來(lái)說(shuō)，在這些流行文化作品的幫助下，平行現實(shí)的概念已經(jīng)融入了當下的時(shí)代精神之中，很多人為之深深著(zhù)迷。不過(guò)，現代物理學(xué)有很多理論都可以產(chǎn)生平行宇宙的想法，量子力學(xué)只不過(guò)是其中之一。實(shí)際上，量子力學(xué)也不是我最先要討論的內容。
在第2章，我將從另一條通向平行宇宙的道路出發(fā)，也許這是其中最容易走的一條。我們會(huì )發(fā)現，如果空間無(wú)限延伸(這個(gè)設想與所有觀(guān)測結果都不矛盾，而且是許多物理學(xué)家和天文學(xué)家都喜歡的宇宙模型的一個(gè)組成部分)，那么別的地方必然還存在這樣一些區域(或許有辦法通向那里)，那里有你、我和一切事物的拷貝，都沉浸在不同于我們目前所在之處的現實(shí)中。第3章對宇宙學(xué)的探討更加深入:暴脹理論，這個(gè)理論假定宇宙最開(kāi)始的時(shí)候，空間爆發(fā)了極為快速的膨脹，從而產(chǎn)生了暴脹版本的平行世界。如果暴脹理論如大多數天文學(xué)的精確觀(guān)測證據所示是正確的，那么產(chǎn)生我們所處空間的暴脹就可能并不是唯一的。相反，在很遠很遠的地方，也許暴脹正在大量產(chǎn)生新的宇宙，比屋連甍、千廡萬(wàn)室，也許會(huì )永遠持續下去。更重要的是，每一個(gè)氣球似的宇宙都無(wú)限廣袤、自成一體，所以每個(gè)宇宙都包含無(wú)數個(gè)第2章所提到的平行世界。
在第4章，我們涉足超弦理論。簡(jiǎn)要回顧基礎知識之后，我會(huì )介紹這個(gè)理論在統一自然定律方面的研究進(jìn)展。在此基礎上，我們將在第5章和第6章討論弦論的最新進(jìn)展，于是就引出了3種新的平行宇宙理論。一種是弦論的膜世界方案(braneworldscenario)，它假設我們的宇宙是飄浮在高維空間中的一塊“板材”(slab)，這樣的板材可能還有很多，就好比說(shuō)多重宇宙是一條長(cháng)長(cháng)的面包，我們的宇宙是其中一個(gè)切片。1如果我們運氣好，在不久的將來(lái)，這個(gè)假說(shuō)的預言就會(huì )被驗證，瑞士日內瓦的大型強子對撞機(LargeHadronCollider)上就會(huì )產(chǎn)生可觀(guān)測的信號。第二種理論是說(shuō)，兩個(gè)膜世界會(huì )猛烈地撞在一起，把一切都撞得一干二凈，然后引發(fā)新一輪熾熱的大爆炸—跟每個(gè)膜世界最初遭遇的那輪大爆炸一樣。就好像兩只巨大的手掌在開(kāi)合，大爆炸會(huì )一輪又一輪地接連發(fā)生—膜會(huì )碰撞、彈開(kāi)，通過(guò)引力相互吸引，然后又發(fā)生碰撞，這個(gè)循環(huán)的過(guò)程導致宇宙不是在空間上平行，而是在時(shí)間上平行。第三種是超弦理論的“景觀(guān)”(landscape)，它源自于弦論所要求的額外空間維度存在數不勝數的形態(tài)和尺寸。我們將會(huì )發(fā)現，考慮到暴脹的多重宇宙，弦景觀(guān)會(huì )包含海量的宇宙，空間額外維度的每一種可能的形態(tài)都在其中出現。
在第6章，我們主要討論下述想法如何解釋了20世紀最令人驚訝的觀(guān)測結果:空間中似乎充斥著(zhù)一種均勻分布的能量，這種能量可以看作愛(ài)因斯坦宇宙學(xué)常數的另一個(gè)版本。最近，這種想法激發(fā)了許多關(guān)于平行宇宙的研究，繼而引發(fā)了一場(chǎng)最近幾十年中最為熱烈的爭論:什么樣的科學(xué)解釋才是人們能夠接受的。第7章進(jìn)一步發(fā)問(wèn)，描述宇宙之外的宇宙的理論，總的來(lái)說(shuō)能否被正確地理解為科學(xué)的一個(gè)分支呢?我們能檢驗這樣的想法嗎?如果我們利用這種想法著(zhù)手解決懸而未決的難題，結果會(huì )有所斬獲，還是僅僅圖個(gè)方便，把問(wèn)題都掃進(jìn)一塊夠不著(zhù)的宇宙地毯里?對于這種針?shù)h相對的觀(guān)點(diǎn)，我力圖道破其中的玄機，并強調我自己的看法:在特定的條件下，平行宇宙確實(shí)屬于科學(xué)的范疇，毫不含糊。
第8章的主題是量子力學(xué)和量子多世界理論中的平行宇宙。我會(huì )幫你簡(jiǎn)要地回顧量子力學(xué)的基本特征，然后聚焦在其中最艱難的問(wèn)題上:如果一個(gè)理論的基本模式允許相互矛盾的現實(shí)同時(shí)存在于一團無(wú)形的、但在數學(xué)上又是精確的概率迷霧中，那么如何才能從中提取確定的結果呢?我會(huì )帶你小心地論證，要想尋找答案，就得將量子現實(shí)置入眾多的量子平行世界中。
第9章將我們帶到更深層的量子現實(shí)中，那是我見(jiàn)過(guò)的最奇怪的平行宇宙理論。在最近30多年中，這個(gè)理論逐漸從黑洞量子特征的理論研究中顯現出來(lái)，并在近十幾年達到一個(gè)高潮，于是人們從弦論中得出一個(gè)振聾發(fā)聵的結論:我們的日常經(jīng)驗只不過(guò)是一個(gè)全息投影，真實(shí)的物理過(guò)程發(fā)生在包裹著(zhù)我們四周的一個(gè)遙遠的曲面上。你可以掐一掐自己，感受到的疼痛是真實(shí)的，但是它所反映的是遠處另一類(lèi)現實(shí)中的物理過(guò)程。
最后，在第10章，更加奇妙的一種可能性將被探討，它就是人造宇宙。我們的首要任務(wù)是弄清楚物理定律是否會(huì )賦予我們創(chuàng )造新宇宙的能力，然后我們討論由軟件而非硬件產(chǎn)生的宇宙(超級先進(jìn)的計算機能夠模擬出來(lái)的宇宙)，還要研究一下我們能不能確信自己沒(méi)有生活在別人或者別的東西的模擬中。這個(gè)平行宇宙的假說(shuō)最是無(wú)拘無(wú)束，而且起源于哲學(xué)界:所有可能的宇宙都在最為宏大的多重宇宙中成為了現實(shí)。這些探討自然而然地讓我們想要知道，在揭示科學(xué)謎題的過(guò)程中，數學(xué)扮演的是什么角色?我們的悟性究竟有多高，最終能否讓我們對現實(shí)的認識變得更加深刻?
平行宇宙問(wèn)題是純理論性的。實(shí)驗和觀(guān)測都還沒(méi)有證明自然界存在其中任何一種版本的平行宇宙。因此，我寫(xiě)本書(shū)的目的并不是要讓你相信我們所生活的世界是多重宇宙的一部分。我自己也不相信，而且，總的來(lái)說(shuō)，大家都不應該相信任何缺乏堅實(shí)數據支持的東西。話(huà)說(shuō)回來(lái)，許多物理學(xué)的研究進(jìn)展，如果研究得足夠深入，都會(huì )落入某種平行宇宙的框架中，我覺(jué)得這事相當吊人胃口。并不是說(shuō)物理學(xué)家已經(jīng)在一旁準備就緒，手持多重宇宙的大網(wǎng)，將任何有跡可循的理論捕獲，然后將它勉強收入平行宇宙論的網(wǎng)底。當然，我們要認真探討的所有平行宇宙理論都源于數學(xué)，而這些數學(xué)都是用于解釋通?，F象和數據的科學(xué)理論的基礎。
那么，我的目的就是向大家簡(jiǎn)明扼要地闡明，理性的步伐和理論思辨的鏈條指引著(zhù)物理學(xué)家，從各種各樣的角度設想我們的宇宙成為萬(wàn)千宇宙一員的可能。我想讓你對現代科學(xué)的研究方法有個(gè)大概了解，并不是說(shuō)像我少年時(shí)那樣脫去幻想的枷鎖，沉浸在鏡像反射的冥想中，而是自然而然地提出這個(gè)舉世皆驚的可能。我想給你做個(gè)演示，看看在某種平行宇宙的理論框架下，原先的一筆糊涂賬能否變得井然有序;與此同時(shí)，我也會(huì )列舉其中一些至今仍未解決的關(guān)鍵性問(wèn)題，免得讓人誤以為這種解釋方法滴水不漏。我的目標是，合上這本書(shū)時(shí)，你對可能性的認識(也就是日新月異的科學(xué)進(jìn)展總有一天會(huì )重新劃定現實(shí)的邊界)，會(huì )變得更加豐富多彩、栩栩如生。
有些人在平行世界的觀(guān)念面前望而止步，在他們看來(lái)，如果我們是多重宇宙的一部分，那么人類(lèi)在宇宙中的地位和重要性就會(huì )被邊緣化。我并不這樣認為。我不覺(jué)得衡量人類(lèi)的相對優(yōu)越程度有什么價(jià)值。當然，作為人類(lèi)一員的驕傲之處，正是為科學(xué)大業(yè)添磚加瓦的激動(dòng)人心之處，驅策著(zhù)我們架起理論的橋梁，溝通外部的空間和隱藏的維度。如果我們在這本書(shū)里介紹的某些想法被證明是正確的，說(shuō)不定將來(lái)還可以跳出我們的宇宙。我認為，在這冷峻幽暗的宇宙中我們視角單一，卻依然產(chǎn)生了如此深刻的認識，恰恰是這樣的認識才在現實(shí)中經(jīng)久不衰，也恰恰是這樣的認識表明我們曾經(jīng)來(lái)過(guò)這世界。
[1]波特·斯圖爾特(1915—1985)，曾任美國最高法院大法官(1958—1981)?！g注
關(guān)于《隱藏的現實(shí)》中文版：平行宇宙是什么？每個(gè)人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但又說(shuō)不清楚。
《隱藏的現實(shí)》豆瓣鏈接：http://book.douban.com/subject/24846072/
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