本科普號前面一篇文章《科學還是玄學，教授還是神棍---玻爾的量子論哥本哈根解釋》（有興趣的同學歡迎關注回看）簡要介紹了量子論的誕生、以及對於量子論本身物理涵義出現了多種解釋，接著重點介紹了量子論“正統”解釋：哥本哈根解釋。本篇我們探討量子論另一個支持人數較多的解釋：多世界解釋。這裡還是要再次強調關於量子力學的詮釋現在仍然遠遠達不到蓋棺定論的時候。
所謂的正統解釋是帶雙引號的，事實上這種正統只是因為它是第一個出現的對量子論物理涵義的解釋，同時它得到了開派宗師玻爾、海森堡、波恩、泡利等大神的支持，使得人們較早地習慣了它的思維方式，同時它的理論預測與實驗很好的相符，所以最初得到了較多科學家選擇並寫進了教科書。
哥本哈根學派靈魂：玻爾與海森堡
回顧哥本哈根解釋的核心要點
事實上，對哥本哈根解釋的質疑從未停歇，隨著大神們的相繼去世，對其不滿意的科學家越來越多。現在我們回顧一下哥本哈根解釋的核心要點：
1、量子不是客觀實在。
2、其量子態用概率波函數描述。
3、經典儀器測量（觀察）後波函數坍縮。
回顧哥本哈根解釋的致命缺陷
這裡面一直存在哥本哈根派選擇迴避不談的致命傷：為什麼觀察導致波函數坍縮、觀察怎樣導致波函數坍縮、海森堡所謂的經典量子邊界到底是什麼。海森堡邊界的存在被現代的科學實驗一步步地在越來越大的系統中觀察到了量子特性（例如2013年，一個雙縫實驗成功演示出含有810個原子、質量約為10000amu的分子也具有波動性）而一遍遍地被否認；而馮諾依曼指出觀察者和測量儀器本身也是微觀粒子構成的，其本身也必然會隨著被觀察對象進入疊加量子態，從而計算推導出了是意識造成波函數坍縮這種帶有強烈唯心色彩的觀點。
多世界解釋的誕生
為了繞開所謂的“坍縮”和“觀察者”，為了避開唯心的“意識”，為了回到經典決定論，1954年從小崇拜愛因斯坦的埃弗萊特在愛因斯坦所在的美國普利斯頓大學完成了他的兩篇論文，量子論多世界解釋誕生了。
埃弗萊特的多世界
多世界解釋的內容
在多世界解釋中，埃弗萊特將我們的宇宙本身看做一個孤立的系統，孤立系統必定嚴格按照薛定諤方程演化。所謂孤立系統指的是與外界完全隔絕的系統，既沒有能量也沒有物質交流，這是個理想狀態，在現實中很難做到，所以幾乎是不可能的。但有一樣東西例外——我們的宇宙本身！因為宇宙本身包含了一切，所以也就無所謂“外界”，把宇宙定義為一個孤立的包含了n個粒子的超大系統，我們把這個整個宇宙的狀態用一個態矢量來表示，來描述宇宙波函數的演化。雖然整個宇宙只有一個波函數，但這個極為複雜的波函數卻包含了許許多多互不干涉的“子世界”。宇宙的整體態矢量實際上是許許多多子矢量的疊加和，每一個子矢量都是在某個“子世界”中的投影，代表了薛定諤方程一個可能的解，但這些“維度”極高的“子世界”卻都是互相垂直正交，彼此不能干涉的！我們的所感知的世界就是這個宇宙態矢量在一個子世界的投影。
多世界解釋
多個子世界的宇宙
多世界解釋對雙縫干涉實驗的詮釋
1.沒有坍縮，“分裂”子世界
讓我們使用多世界解釋來重新認識雙縫實驗：電子從來沒有發生過哥本哈根解釋裡的”坍縮”，它一直都嚴格的按照薛定諤方程演化著，同時出現在左和右縫。當我們觀察它通過了左還是右縫時，並不是哥本哈根解釋的觀察導致電子的波函數坍縮，而是我們和世界本身進入了疊加狀態。當我們觀察電子穿過雙縫後，整個世界，包括我們本身“分裂”成為了兩個獨立的疊加，在每一個子世界裡，電子以非左即右一種可能出現。這裡“分裂”這個詞來源於埃弗萊特本人的論文，但其實際本意並非至今大多數人們所仍然誤解的那種宇宙實體的分裂，多世界解釋本意是說宇宙本身態矢量按波函數演化，但不同子矢量投影到不同的“子世界”。
神奇的雙縫干涉
2.高維子世界退相干
再次回到雙縫實驗，當我們只考慮電子本身的態矢量，涉及的變量很少，單純描述電子行為的“世界”就是一個較低維的空間。通過雙縫時，必定存在著兩個“子世界”： “左世界”和“右世界”（這兩個“世界”只有電子本身，沒有其他），宇宙態矢量分別在這兩個世界上投影為“通過左縫”和“通過右縫”兩個量子態。但因為這兩個世界維數較低，所以它們互相併不是完全垂直的，每個世界都還能清晰地“感覺”到另外一個世界的投影。這兩個低維世界仍然彼此“相干”著，因此電子能夠同時感覺到雙縫而自我干涉。而當我們通過儀器而觀測到電子究竟是通過了左還是右之後，為了描述“我們發現了電子通過左”這個態 ，我們就要處於一個比只有一個電子的“左世界”大的多的多的“世界”，叫做“我們感知到電子在左”世界，或者簡稱“知左世界”。由於“知左世界”動用了我們本身和測量儀器加上電子，粒子數比剛才的“左世界”單獨一個電子多的多，於是“知左世界”的維度就比“左世界”高出了太多太多，這樣高維的“知左世界”和“知右世界”，就幾乎肯定互相垂直了，無法互相干涉，意味著我們無法感知到另一個世界。（這裡的“維度”也僅指數學意義上的維度，與真實時空維度無關。可以這樣理解，在一個二維空間中隨便畫兩條線，其互相垂直的概率並不大，互相之間可以有觀察投影；但在很高維的空間中，隨便畫兩條線或面，其相互垂直的概率就幾乎是一定的了，相互之間無法產生觀察投影。）當量子態疊加被宏觀事物放大，我們用於描述該態的“世界”的維數也就迅速增加，這導致了原本相干的兩個投影變成基本垂直而互不干涉，這個過程也叫做 “退相干”。
3.多世界解釋的優勢。
雙縫實驗中哥本哈根解釋那煩人的坍縮沒有了，取而代之的是多世界解釋中的兩個互不干涉的“世界”，根據奧卡姆剃刀原理，另一個我們無法感知的世界對我們而言等同於沒有這個世界。哥本哈根那說不清道不明的經典量子邊界也沒有了，取代代之的是可以計算的宏觀物體的退相干作用。
多世界解釋對薛定諤貓實驗的詮釋
繼續推廣，對於薛定諤貓，哥本哈根解釋認為原子處於衰變與否的疊加態，貓也處於生與死的疊加態，只有觀察後波函數坍縮，才能得到貓生或者死的狀態。而多世界解釋認為，原子處於衰變與否的疊加態，即原子衰變和原子未衰變兩個世界互相干涉，但加入貓後的更大世界則不同，貓生世界和貓死世界相互垂直，無法干涉。也就是宇宙“分裂”出兩個世界，在貓生世界中的貓一直活著，不存在死活疊加，而在貓死世界中的貓在“分裂”的那一刻就已經死了，一樣不存在死活疊加。
死貓或活貓多世界
多世界解釋對比哥本哈根解釋的假設更少
聽起來確實不錯，多世界解釋中宇宙演化不在需要引入“觀察者”這種超然的假定，更不需要加入虛無的意識導致波函數坍縮，更重要的是多世界解釋恢復了科學家夢寐以求的決定論，換句話說上帝終於不擲骰子了，隨機性不過是因為我們糾纏於紅塵之中，使我們只能感受到一個世界的投影，對於別的不同的世界一無所知而已。
多世界解釋推導出了“量子永生”
那麼多世界解釋就是那個完美的答案了嗎？當然不是，和哥本哈根解釋類似，我們繼續順著思路推導。我們把薛定諤貓實驗中的貓換成一個人，按照多世界解釋，隨著原子衰變宇宙分裂出兩個子世界“人死世界”和“人活世界”，“人死世界”中人被毒死了，而另一個“人活世界”中人還活著；時間繼續，實驗繼續，“人活世界”中又分裂出兩個子世界，“人活再死世界”和“人活再活世界”；“人活再活世界”繼續分裂出“人活再活再死世界”和“人活再活再活世界”。。。。。。我們可以無窮次的推導下去，按照多世界解釋，我們一定會得到一個永遠不發生毒死人的世界，只不過這個世界與其他世界不能發生任何信息交流而已。事實上，如果按照多世界解釋推導，一個人永遠無法真正殺死自己，因為無論是槍擊、刀刺還是臥軌，都是在使用量子構成的物理工具，那麼總會有一個機率極低的世界讓他仍然活著，雖然其他無數個世界中他已經死了，但只要這個世界中的他還活著，別的世界他就感受不到也就與他無關。就算是衰老，也總會有一個“平行世界”中的量子效應造成他不會衰老而死亡，這就是多世界解釋推導出的恐怖悖論---“量子永生”。而現實中我們當然從沒有看到一個永生的人，這可以解釋為我們所處的世界並不是那個恰好的機率極低極低的雖然一定會存在的世界。
無法完成的量子自殺
好吧，再繼續下去又只能是形而上的哲學思辨了。為了規避意識造成坍縮這種有些唯心的說法，我們得到的卻是“量子永生”這種同樣不可思議的結論，這並不見得高明瞭多少。時間到了1999年，在劍橋牛頓研究所舉行的一次量子計算會議上，又作了一次量子論解釋的調查，這次支持哥本哈根的只剩下了4票，自發定域4票，隱變量2票，而多世界解釋和多歷史退相干加起來得到了30票，不過最令人吃驚的是選擇“尚未做出抉擇”的有50票之多。
這麼多量子論的解釋到底哪個是正確的，又或者他們難道全部都是錯的。100多年後的今天，量子論及其進展廣泛應用於我們科技生活的方方面面，但我們居然仍在為如何解釋它而苦惱，也許真的還是隻有那句話：“我想我可以有把握地說，沒有人真正理解量子力學!---理查德·費曼”。
最後特別特別特別提醒，既然無法理解就千萬不要去胡亂嘗試自殺！！就算多世界解釋是真的，成功驗證的你也無法將驗證結果告訴我們，因為我們與那個殺不死的你所在的世界無法交流！當然也不要總是幻想“飛去”那個必定存在的你才是世界首富的世界，它同樣和你所處的世界互不干涉。總之，太累了，面對現實，到此為止吧~！
本科普號接下來的文章還會詳細介紹量子論的其他解釋，介紹量子力學之後的發展：量子電動力學、量子色動力學、量子場論、弦論等等，歡迎關注收藏、點贊評論。