《彗星来的那一夜》

《彗星来的那一夜》
作者：薄皮大馅包
来源：《中学科技》2016年第07期
电影开始的时候，看上去一点也不科幻——艾米莉到朋友家聚会，他们一起准备晚餐。

接下来是温馨热闹的晚餐时间，大家兴致正浓之时，忽然停电了。

屋里屋外一片漆黑，只有远处的一个房子灯火通明，于是，休和迈克决定去那边借个电话。

那是彗星到来的夜晚，明亮的星体拖着长长的尾巴掠过夜空。

诡异的事情发生了。

休和迈克回来惊恐地说，他们在那个房子里看见了聚会的大家——包括他们自己。

休找到了他弟弟（一个量子物理学家）的书，猜测这是因为出现了“多世界的相干”：随着选择的不同，有无数个世界并行，在这个奇特的时间，这些世界发生了相干——不同世界的他们交会了。

出了屋子的人，无法再回到他本来的世界，而是闯入了另一个“自己”所在的世界。

艾米莉发现这里不是自己的世界，她走出了屋子，在无数亮着灯火的屋子间徘徊，挑选……
电影的剧情并不像一般商业片那样精彩。

如果你对电影提到的物理名词一窍不通的话，更会对电影情节感到一头雾水。

但如果你对量子物理有一些了解的话，会发现电影就像讲了一个量子理论的寓言。

Real Story
波与物质的疑云
首先，为了理解电影故事，我们要知道什么叫作相干。

从物理理论来说，干涉现象是波的明证和表现。

如双缝干涉实验，在一张黑卡纸上划两道狭缝，光从这两道狭缝通过，另一边的屏幕上就会出现明暗相间的光纹，因为从狭缝通过的两道光，波峰与波峰叠加时，就会变亮，波峰与波谷叠加时，就会变暗，这个现象就是干涉，此为光是一种波的明证。

而另一些实验证明，质子、电子等物质粒子都具有干涉现象，因此，量子理论认为，物质既是波也是粒子。

毫无疑问，这与我们直觉的日常现实相悖：一样东西存在于那里，它就是实在的存在，怎么会和我们印象中看不见摸不着的波一样呢？
但是，比这更不可思议的是，物质表现为波还是粒子，取决于你选择看待它的方式。

这些实验结果引发了人们对物理认识的迷惑和混乱。

在牛顿建立的经典物理学中，一切都是确定而客观的，你可以通过理论计算，来确定一个物体所有的运动状态，但在量子物理的世界里，你选择的观察手段不同，结果就不一样。

量子之谜
科学家布鲁斯-罗森布鲁姆在《量子之谜》中讲了一个故事：一位客人被村长邀请来做一个猜谜游戏，有两间空房子，还有一个男人和一个女人。

村长让他问，哪间屋子里有这对男
女，哪间是空的？然后让他看见，这对男女身处其中一间屋子，另一间屋子是空的。

村长又让他问，哪间屋子里有女人，哪间屋子里有男人？然后让他看见，男人在一间屋子里，女人在另一间屋子里。

最后，村长让男人和女人先呆在屋子里，再让他自己提问。

他问问题一时，他会看见男人和女人同处一间；问问题二时，他会看见男女各处一间。

咦，难道在他问问题前，村长就提前知道他要问哪一个问题，先做好安排了吗？这个游戏就是比拟“观察手段不同，结果不一样”的量子实验：通过实验手段，把原子装进两个盒子。

同时打开盒子，让原子通过双缝打在屏幕上，原子的落点就出现干涉的现象，说明原子以波函数的形式同时存在于两个盒子之中；如果先打开一个盒子，再打开另一个盒子，那么原子的落点就均匀分布在屏上，说明原子要么在这个盒子里，要么在那个盒子里。

观察会对物质产生影响吗？观察行为会影响历史吗？这就是让物理学家们视为难言之隐的量子之谜。

多世界与退相干
面对这个量子之谜，物理学家们发展出了各种理论来解释，如曾被广泛接受的哥本哈根解释，把“观察者”定义为与微观物质发生关系的宏观物体（如观测设备）。

这个解释认为，当观察发生，观察对象的物质波就塌缩为一个确定的现实。

电影中设定的多世界是另一个对量子之谜的解释，休·埃弗雷特于20世纪50年代提出了这一概念。

在这一解释中，整个宇宙是一个波函数，包括你在内的所有人都是宇宙波函数的一部分，当你选择进行实验A或实验B时，就有两个你分别处于两个平行的世界，一个你进行实验A，一个你进行实验B，这就避开了“观察者”影响现实的矛盾。

就像电影里艾米莉和朋友们在无数屋子中看见了无数自己，他们每做一次选择，这个选择就会分支出两个世界。

这个世界里的艾米莉选择了退出舞剧，选择坚持的那个艾米莉在另一个世界抓住了机会，成为了首席舞者；休选了布的创可贴，就有选择另一种创可贴的休在另一个世界存在……多世界解释是对世界的最离奇、最精彩的描述之一，无数科幻小说和文艺作品从中得到灵感，它使人类的宇宙观得到前所未有的拓展。

多世界之间是无法互相感知和影响的，于是，电影声称是彗星的到来使多世界发生相干并交叉，于是有了这个故事，而当那一夜过去，退相干发生，交叉的世界分离了。

其实，退相干也是量子之谜的一种解释，是哥本哈根解释的扩展，指微观对象的波函数与宏观环境相互作用，产生我们实际观察到的结果。

换句话说，有意识的“观察者”不存在了，波函数塌缩成一个真实的现实，其他可能的历史，仅仅是可能而已。

不过，所有“脑洞大开”的理论，都是对实验现象的解释，所以量子之谜有多种解释并存。

多世界真的存在吗？物理学家至今也无法给出确定的答案。