在一个温暖的夏日午后三点，我如约抵达了大卫·多伊奇位于英国牛津的家。多伊奇是世界领先的理论物理学家之一，英国计算机学会的杰出研究员，以及迄今为止所创造的最奇特科学世界观的倡导者，他有点隐士的做派。他喜欢睡懒觉，并警告我不要来得太早。虽然我准时到达，但敲门却无人应答。房子里一片漆黑，寂静无声。门铃似乎坏了。大约10分钟后，楼上的窗户亮了起来，随后传来流水声。我更用力地敲门，这终于引发了门后的动静。我听到脚步声冲下楼梯；门开了，多伊奇请我进去。
多伊奇认为，理解量子力学那些看似令人费解的方程（包括量子计算机工作原理的数学描述）的唯一方法，就是假设平行宇宙的存在。
通往他办公室的路上，堆满了摇摇欲坠的书籍，像石笋一样从地板上拔地而起。墙上挂着一张忧郁的阿尔伯特·爱因斯坦的大海报。多伊奇坐着，啜饮着橙汁。他身材纤细，像鸟儿一样专注，对于一个几乎从不出门的人来说，他出奇地友好和开朗。他看起来比48岁年轻得多。如果他的论点（已经说服了他的不少同事）最终被证明是正确的，那么我们的这次会面也正在无数个平行宇宙中无数次地发生着，所有这些都与量子理论的不可思议的定律完美契合。
很少有物理学家否认这些定律的有效性，尽管他们可能不同意多伊奇对它们的解释。这些定律坚称现实的基本构成要素，如质子、电子和其他亚原子粒子，并非坚硬不可分割。它们既像波又像粒子。它们可以凭空出现——纯粹的虚空——然后再次消失。物理学家甚至成功地传送了原子，将它们从一个地方移动到另一个地方，而无需经过任何中间空间。在量子尺度上，物体显得模糊不清，仿佛由一位沉醉的神灵创造。一个单一粒子不仅占据一个位置，而是同时存在于这里、那里以及许多介于两者之间的地方。“量子理论是古怪的，这一点大家都很认同，”多伊奇说。它似乎与牛顿和爱因斯坦所描述的宏观物理世界完全冲突。
为了解决这些矛盾，大多数物理学家选择了一条简单的出路：他们将量子理论的有效性限制在亚原子世界。但多伊奇认为，该理论的定律必须适用于现实的每一个层面。因为世界上的一切，包括我们自己，都是由这些粒子构成的，而且量子理论在所有可想象的实验中都被证明是无懈可击的，所以同样的怪异量子规则也必须适用于我们。我们也必须同时存在于许多状态中，即使我们没有意识到。一定存在许多版本的晚睡的戴维·多伊奇、地球和整个宇宙。所有可能的事件，所有我们生命中可以想象的变化，都必须存在，多伊奇说。他表示，我们不是生活在一个单一的宇宙中，而是生活在一个巨大而丰富的“多元宇宙”中。
他知道这个想法需要一些时间来适应，尤其是当人们停下来思考它在日常层面意味着什么时。首先，它一劳永逸地解决了我们是否拥有自由意志的古老问题。“底线是宇宙是开放的，”多伊奇说，“在相关意义上，我们拥有自由意志。”
我们也有可能在某个宇宙中，由我们至少一个其他的自我，将我们遇到过的每一个可能的选项都付诸实践。与罗伯特·弗罗斯特诗歌《未选择的路》中面对岔路的旅行者不同，那位旅行者“很抱歉我不能两者兼顾/并只做一个旅行者”，我们走上了生活中的所有道路。这带来了一些令人不安的后果，也可能解释了为什么多伊奇不愿离开他的房子。
例如，开车变得极其危险，因为几乎可以肯定，在某个其他宇宙中，司机将意外撞死一个孩子。那么我们是否应该永远不开车？多伊奇认为，不可能控制我们在多元宇宙中其他自我的命运。但如果我们谨慎，我们的其他副本也可能决定谨慎。“还有一种观点是，既然孩子的死亡会在某些宇宙中发生，那么你在做一些即使是稍微危险的事情时，也应该更加小心，”他说。
如果这些惊人的观点出自一位地位不高的物理学家之口，可能会被驳回。但多伊奇拥有无可挑剔的资历。在他三十出头的时候，他就为一门名为量子计算的全新学科创建了理论框架。受这些思想的启发，全球各地的研究人员正试图构建一种强大到几乎难以想象的根本不同类型的计算机。
量子物理学的“多世界”诠释表明，这些牛津大学的学生，以及我们其他人，在几乎无限数量的其他宇宙中都有对应的孪生体。
多伊奇本人更感兴趣的是说服物理学家们，量子理论必须在日常世界中被考虑进去，而不是看到一台量子计算机被建造出来。物理学家们可能会争论这个理论的意义，但对我们其他人来说幸运的是，他们在使用它方面没有任何顾虑。据一些估计，美国国民生产总值的30%据称来源于基于量子理论的技术。没有量子力学提供的洞察力，就不会有手机、CD播放器、便携式计算机。量子力学不是物理学的一个分支；它就是物理学本身。
然而，在德国科学家马克斯·普朗克首次提出101年之后，每天都在研究这个理论的物理学家们，仍然不确定该如何理解它。他们用量子计算填满黑板，并承认这可能是迄今为止最强大、最准确、最具预测性的科学理论。但正如多伊奇在《英国科学哲学杂志》的一篇文章中所写：“尽管量子理论在经验上取得了无与伦比的成功，但关于它可能在字面上真实地描述自然这一说法，仍然受到怀疑、不解，甚至愤怒的对待。”
要理解为什么这个理论对物理学家提出了概念上的挑战，请考虑以下基于托马斯·杨于1801年首次进行的光学实验。
在实验中，光粒子——光子——通过屏幕上切割的一条垂直狭缝流过，并落在屏幕后面一段距离的照相胶片上。胶片上形成的图像并不令人惊讶——只是一个明亮、均匀的带状。但如果屏幕上切割出第二条与第一条平行的狭缝，胶片上的图像会以意想不到的方式改变：光子不再形成一个均匀的明亮区域，而是在胶片上形成交替的明亮和黑暗的平行线图案。在只有一条狭缝打开时明亮的区域，现在出现了暗线。不知何故，为光线穿过切割第二条狭缝阻止了光子撞击在只有一条狭缝打开时它们轻松到达的屏幕区域。
物理学家通常通过说光具有双重性质来解释这种模式；它表现得像波，尽管它由单个光子组成。当光波从两条狭缝中出现时，重叠的波峰在胶片处相遇形成亮线；波峰和波谷相互抵消形成暗线。
但这种解释存在一个问题：即使光子一次一个地通过狭缝，同样的光暗线图案也会逐渐形成，就好像每个光子都像波一样扩散并同时穿过了两条狭缝。这显然是不可能的，因为两条狭缝之间的距离可以是单个光子大小的数百、数千倍，原则上可以是任意倍数。如果这还不够令人困惑，请考虑这一点：如果每个狭缝都放置探测器，它们只会记录一个光子穿过其中一个狭缝，绝不会同时穿过两个。
然而，光子的行为就好像它们同时穿过了两条狭缝。同样令人费解的结果不仅适用于光子，也适用于物质粒子，如电子。每个粒子似乎都能够同时存在于许多不同的地方——但只有在没有人观察的时候。一旦物理学家试图观察一个粒子——例如，通过在两条狭缝的每一条上放置一个探测器——粒子就会以某种方式稳定在一个单一位置，就好像它知道自己正在被探测一样。
大多数物理学家在被追问时通常会说，量子力学告诉我们的是，我们对粒子行为方式的观念与现实根本不符。但多伊奇认为，该理论的含义是明确的：如果在每种情况下，一个粒子——无论是光子、电子，还是量子世界的任何其他居民——似乎同时占据多个位置，那么它显然确实同时占据多个位置。因此，我们也是，宇宙中的其他一切也是。
但这是否是从简单的光影模式中得出的一个过于宏大的结论呢？多伊奇的回应是指出，一个同样巨大的假设——宇宙正在膨胀——也是基于细微的光影观测。然而，几乎没有任何物理学家对此提出异议。
在正常情况下，我们从未遇到量子力学的多重现实。我们当然也不知道我们的其他自我正在做什么。只有在经过严格控制的条件下，如双缝实验中，我们才能瞥见多伊奇所说的多元宇宙的存在。该实验提供了一个罕见的两个重叠现实的例子，其中一个宇宙中的光子与另一个宇宙中的光子发生干涉。在我们的宇宙中，我们看到一个光子穿过一条狭缝，它似乎与另一个通过第二条狭缝的不可见光子相互作用。在另一个宇宙中，我们看到的光子对那个世界的物理学家是不可见的，而我们看不见的光子则是那个异界物理学家探测到的光子。奇特吗？多伊奇认为，别无他法来看待量子力学。“当物理学理论所说的与我们所期望的发生冲突时，物理学必须获胜。”
在多伊奇看来，我们生命中曾经拥有的每一个选择，包括选择穿过一道门或从它旁边走过，都已经被量子多元宇宙中至少一个我们的影子自我所采纳。
多伊奇并非多元宇宙概念的创始人。这一荣誉归功于休·埃弗雷特，他的1957年普林斯顿博士论文首次提出了后来被称为量子力学“多世界”解释的理论。
在创建多世界观时，埃弗雷特试图解决我们为什么只看到粒子可以存在的多种状态中的一种的问题。在埃弗雷特的工作之前几年，物理学家们创造了一个临时性的解释，至今仍是应对量子现象的标准方法。在传统观点中，我们的观察行为本身导致粒子所有可能的状态突然“坍缩”成一个单一值，这个值指定了粒子的位置，比如说，或者能量。为了理解这是如何运作的，想象粒子是一封电子邮件。当邮件发送时，可能出现多种结果：邮件可能到达预期的目的地；许多人可能错误地收到它；或者发件人可能收到消息无法送达的通知。但当观察到一个结果时，关于电子邮件投递的所有其他可能性都会坍缩成一个现实。
对一些物理学家来说，“坍缩”的概念是量子力学中一个不雅的补充，它被添加入理论中，只是为了掩盖一个令人不安的事实，即该理论规定了宇宙中每个粒子都具有多种状态。而且，“坍缩”模型也带来了自己的问题：因为它声称我们的观察会影响实验结果，所以它将意识置于核心地位。“将人类引入物理学基本定律中，是一件令人不愉快的事情，”德克萨斯大学的诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格说。
埃弗雷特努力超越这些定律，他认为量子坍缩之类的事件从未发生过，人类意识也无法决定实验结果。他说，坍缩只是从我们有限的视角看来才发生。埃弗雷特相信，所有量子态都是同样真实的，如果我们只看到一个实验结果，那么我们其他的版本必然看到了所有其余的可能性。
布莱斯·德威特，这位创造了“多世界”一词来描述这一令人费解的理论的物理学家，回忆起他第一次阅读埃弗雷特论文时的反应。“我很震惊，但也感到高兴，”他说。相比之下，其他物理学家对埃弗雷特的理论则表现出响亮的漠视。“文章发表后，就此结束了，”德威特说，“完全一片寂静。”
这种冷遇显然没有让埃弗雷特感到困扰。尽管他离开了物理学领域，转而为美国政府从事秘密项目，但直到1982年去世，他仍然坚信自己在量子力学方面的观点是正确的。如果多世界理论是真实的，那么多伊奇则认为，埃弗雷特的其他副本可能仍然活在多元宇宙的某个地方。
1976年，在埃弗雷特从多元宇宙的这个角落消失的几年前，他应德威特之邀访问了德克萨斯大学，当时多伊奇在那里读研究生。像他之前的德威特一样，多伊奇也成为了一个信徒。“我认为除了多世界之外，没有其他对量子理论的解释了，”他说，“其他的都在否认现实。”
多伊奇认为，以功利主义方式使用量子力学的物理学家——这指的是当今该领域的大多数物理学家——都患有“勇气丧失症”。他们根本无法接受量子现实的奇异性。他说，这可能是历史上第一次，物理学家拒绝相信他们主导理论对世界的描述。对多伊奇来说，这就像伽利略拒绝相信地球绕太阳运行，而只将日心说模型作为一种方便的方式来预测天空中恒星和行星的位置一样。像现代物理学家一样，他们谈论光子既是波又是粒子，同时存在于这里和那里，伽利略本可以争辩说地球既在运动又静止不动，并嘲笑那些质疑这可能意味着什么的无礼研究生。
多伊奇说：“关于你是否应该接受世界真的如理论所说的那样，或者你是否应该只将理论视为一种说法，这种困境伴随着每一项从哥白尼时代开始的根本性新科学理论而存在。”
德威特说：“我不太确定为什么物理学家会更乐于相信遥远星系中的行星，而不是相信埃弗雷特的其他世界。”“当然，平行宇宙的数量确实巨大。我喜欢说，一些物理学家对‘小’的巨大数字感到满意，但对‘大’的巨大数字则不然。”
事实上，大多数其他物理学家认为“多世界”这条路最好不要走。史蒂文·温伯格借用温斯顿·丘吉尔对民主的妙语说：“这是一个糟糕的主意，除了其他所有主意。”那么温伯格选择哪条路呢？“我不知道，”他说，“我想我属于那些务实的人，他们会说，‘哦，管他呢。我太忙了。’”
多伊奇说：“科学的首要目的是了解世界是什么样的。科学所做的其他一切——检验理论，产生新技术——都只是为了实现这一更深入理解现实的根本目的而附带的。”
克里斯托弗·福克斯，朗讯科技贝尔实验室的研究物理学家，认为量子力学更多地揭示了我们与世界的互动，而非世界本身。“它代表了我们与现实的接口，”他说，“我认为它不会超越这个范围。”福克斯认为，量子力学的奇特特性，比如粒子似乎能够同时存在于多个位置的能力，仅仅反映了我们对世界的无知，而不是现实的真实特征。“当一个量子态坍缩时，并不是因为物理上发生了什么，而仅仅是因为这个被称为人的小部分世界获得了某些知识，他更新了他的知识，”他说，“所以被改变的量子态只是人对世界的知识，它本身并不是世界中存在的某种东西。”
在福克斯看来，量子力学描述了一个当我们过于密切地探究它时就会从我们身边溜走的现实。“世界有某种挠痒痒的敏感，”他说，“正是量子系统的这种极端敏感性，使我们无法了解它们更多，只能通过量子力学的形式结构来捕捉。”
对多伊奇来说，这些论点不过是复杂的合理化，旨在逃避量子理论最直接的含义。“说我不知道世界是什么样的，这是一种站得住脚的观点，”他说，“那么显而易见的问题是，现实中到底发生了什么？如果量子理论是真的，它就会对世界可能是什么样子施加严格的限制。”
拒绝考虑多世界观最严重的后果是，物理学家将永远无法对自然产生新的、更深层次的理解。多伊奇补充道：“从长远来看，我们希望通过理解现有的理论来促进新理论的产生。一旦你理解了现有理论，你就能掌握如何改变它。而如果你不理解它，如果它只是一组方程，那么你偶然发现一个更好理论的可能性微乎其微。”
与此同时，多伊奇乐观地认为，量子力学原理的精细应用将产生一种工具，可以支持他关于平行宇宙存在的论点。世界各地许多物理学家，包括牛津大学的一个与多伊奇合作的团队，正试图建造一台量子计算机，它将操纵原子或光子，并利用粒子同时存在于多种状态的能力。这些量子特性将极大地提高计算机的速度和容量，使其能够完成现有机器无法完成的任务。事实上，多伊奇说，理论上，一台量子计算机可以执行一个需要的步骤比整个宇宙中的原子数量还多的计算。
为了做到这一点，计算机必须在某个地方操纵和存储所有这些信息。毕竟，计算是一个物理过程；它使用真实的资源、物质和能量。但如果这些资源超过我们宇宙中可用的数量，那么计算机就必须利用其他宇宙的资源。所以多伊奇认为，如果这样的计算机能够建成，那么多世界的论证将是令人信服的。
快晚上七点了。多伊奇已经回答了近四个小时的问题，但他还没吃早餐。他邀请我去他的暖房，我们爬过书本石笋，来到一个面向他后院的玻璃门廊，吃牛排和橙汁。多伊奇沉思着为什么人们难以接受新奇的想法。“我不得不说，我不太明白人们为什么喜欢某些科学理论而不喜欢另一些理论的整体心理学，”他说。
他短暂地停顿了一下，点燃了用于烤早餐的“盒装烧烤架”。肉滋滋作响时，他回答了最后一个问题：如果量子理论是错的呢？
“我确信量子理论总有一天会被证明是错误的，因为我们偶然发现物理学最终理论似乎是不可思议的。但我敢肯定，新理论要么会保留量子物理学的平行宇宙特征，要么会包含更奇怪的东西。”
影子游戏
A：光线穿过两条狭缝，在放置在屏幕后面的胶片上形成条纹。19世纪首次进行这项实验的科学家们专注于光的波状特性。从狭缝中射出的波重叠。当波峰相遇时，它们在胶片上形成一条亮条纹；波峰和波谷相互抵消，留下阴影。
B：物理学家现在知道，光也由被称为光子的粒子组成。如果光子一次一个地通过狭缝，它们会在胶片上逐渐重现相同的条纹图案。这只有在单个光子同时穿过两条狭缝时才可能发生，或者，正如大卫·多伊奇所说，如果我们看到的光子与来自另一个宇宙的不可见光子相互作用，通过狭缝。—— T.F.
量子时间旅行
没有已知的物理定律排除时间旅行，但冒险进入另一个时代充满了悖论。以“祖父悖论”为例：你跳进你的时间机器，回到你祖父娶你祖母之前去拜访他，然后杀了他。结果是，你父亲永远不会出生，你也不会出生，这意味着你不可能回到过去谋杀你的祖父。所以他幸存下来，你父亲会出生，你也会长大，然后回到过去谋杀你的祖父。简而言之，如果你杀了你祖父，你将不会出生，没有时间旅行者会杀了你祖父，你将出生。或者想象一下这个循环的场景：你打包了莎士比亚的全部作品，回到伊丽莎白时代的英国，然后把它们全部卖给一个苦苦挣扎的年轻剧作家威廉，他利用这个来自未来的神秘礼物来获得名声和财富。那么是谁写了所有那些戏剧和十四行诗呢？它们似乎是凭空出现的。
量子理论的“多世界”诠释解决了这些悖论。在第一个例子中，当你对你祖父做出那个决定性的举动时，你所访问并改变的过去，并不是你来自的那个宇宙的过去。在你所在的宇宙中，祖父仍然活着。你谋杀的那个祖父属于一个平行时空的过去，一个你永远不会出生的时空，但一个如果你选择的话，你可以留在那里的时空。莎士比亚悖论呢？那些戏剧和十四行诗并非凭空出现。在多元宇宙的某个地方，至少有一个版本的莎士比亚在没有任何时间旅行者帮助的情况下创作了它们。但一个时间旅行者可以将它们赠予另一个宇宙中的莎士比亚，而那个幸运的吟游诗人将不费吹灰之力而闻名。然而，从大局来看——而多元宇宙是最大的可能图景——知识总有一个创造性的来源。
在多世界观中，时间旅行并不比任何其他形式的交通工具更具悖论性——尽管它可能更困难。如果你对自己曾经做过或可能做过的事情特别生气，你甚至可以穿越到过去——或未来——谋杀另一个你。（但你可能被建议要提防来自另一个时间旅行的你的拜访。）
大卫·多伊奇说，不同的时间就是不同的宇宙。“我们能影响的宇宙我们称之为未来。能影响我们的宇宙我们称之为过去。”—— T.F.
杨氏双缝实验的互动解释可在 www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger 找到。有关实验工作原理的更多细节，请参阅 zebu.uoregon.edu/~js/21st_century_science/lectures/lec12.html。
有关大卫·多伊奇和量子计算机探索的更多信息，请参阅《所有可能世界中最好的计算机》，蒂姆·福尔格，《发现》杂志，1995年10月；可在 www.discover.com 查阅。
