第11章 多重宇宙

“分身”（一个人的“复制品”）概念是一个常见的科幻小说主题。例如，经典电视系列剧《星际迷航》中描绘了好几种与“传送器”失灵有关的分身故事，传送器是飞船的空间传送设备，通常用来进行短距离太空旅行。由于这种传送在概念上类似于在另一个位置复制出传送对象的副本，可以想象这个过程会以多种方式出错，结果不知怎么搞的，每位乘客都有两个实例——正本和副本。

关于这些副本与正本有多么相像，不同的故事有不同的说法。正本与副本要在字面意义上共有全部属性，除了看上去相像，还必须处在同一位置。但这意味着什么？试图使原子重合会导致一些物理问题——例如，两个重合的原子核倾向于形成更重的化学元素的原子。而两个相同的人体就算只是大致重合，也会发生爆炸，原因仅仅是水的密度比正常值高一倍时，产生的压力相当于几十万个大气压。在虚构的小说中，人们可以想象出不同的物理定律，以避免这些问题。但即使是这样，如果分身在整合故事中一直与其正本重合，那就不算是真正的替身了。正本与副本迟早会变得不一样。有时他们是同一个人的善恶两“面”；有时他们起初有着相同的思想，但因为经历不同的体验而变得越来越不同。

有时候，分身不是从原来的正本复制而来 ，而是一开始就存在于一个“平行宇宙”里。在一些故事中，宇宙之间存在“裂痕”，人们可以通过这些裂痕与自己的分身联络，甚至旅行去与分身会面。在其他一些故事里，宇宙互相之间无法感知，于是故事（或者说两个故事）有意思的地方在于，两者之间的差异如何对事件造成影响。例如，电影《双面情人》交错讲述一个爱情故事的两个版本，追踪同一对情侣在两个宇宙中的两对实例的命运，两者起初只在一个很小的细节上有着微末的不同。在一种称为“或然历史”的相关流派中，两个故事之中的一个不需要明确讲述，因为它就是我们自己历史的一部分，假定读者都了解。例如，罗伯特·哈里斯的小说《祖国》讲的是在某个宇宙中德国赢得了第二次世界大战的胜利，罗伯特·西尔弗伯格的小说《罗马永存》讲的是在某个宇宙中罗马帝国并没有衰落。

在另外一类故事里，传送器故障意外地把乘客送到了“幻影区”，在那里，他们无法被正常世界的人感知，却可以看到和听到正常世界的人（幻影区里的人也能互相感知）。因此，他们会经历这样痛苦的体验：他们绝望地向同船伙伴喊叫和打手势，伙伴们却毫无察觉地从他们身边走过。

在一些故事里，被传送到幻影区的只有旅客的副本 ，而正本并不知道。这种故事的结局可能是，流亡者们发现他们居然能对正常世界产生一些影响，他们利用这种效果来表明自身的存在，通过对他们放逐的过程进行逆转而获救。根据故事中虚构的科学，他们随后可能开始以另一个人的身份开始生活，或者与正本融合。后一种选择违反了质量守恒定律以及其他一些物理定律。不过，这也只是虚构。

不过，有一类相当学究的科幻小说爱好者，包括我自己，希望虚构的科学有些道理，也就是说包含比较好的解释。想象有着不同物理规律的世界是一回事，想象本身就不合理的世界是另一回事。例如，我们想知道，流亡者能看到和听到正常世界，却无法触摸正常世界，这种事情怎么可能发生。电视剧《辛普森一家》的某一集很好地模拟了我们的这种态度，在这一集里，一部幻想冒险剧的粉丝们如此质疑该剧的明星。

明星：下一个问题。

粉丝：哎，这边。［清了一下嗓子］在第BF12集，你是骑着长翅膀的阿帕卢萨马同野蛮人作战，而在下一个场景，我说亲爱的，你明明是骑在长翅膀的阿拉伯马身上。请解释一下这是怎么回事。

明星：啊，是啊，是这样，不论什么时候你注意到这样的事，那都是巫师干的。

粉丝：我明白了，好吧，就算这样，但在剧中第AG4集——

明星：［坚决地］巫师。

粉丝：啊，大喊一声“格雷温”！ [1]

因为这是一个搞笑模仿，粉丝并不是在抱怨故事本身，而是抱怨故事里有一个连续性错误 ：两匹不同的马在不同的时间被用来扮演同一匹虚构的马。然而的确存在有缺陷的故事。比方说，假如有这么一个故事，它讲述追寻长翅膀的马是否真实存在的过程，而故事里的人物在追寻时骑的就是长翅膀的马。虽然这个故事逻辑上一致，但它作为一个解释是毫无意义的。可以在故事中插入一段背景使它合乎情理，比如插入一个寓言，其中讲到人们往往看不到明摆在眼前的事物的意义。但在这种情况下，故事的价值仍将取决于，用那个寓言是否能解释 故事中的人物那明显荒谬的行为。把这个解释与“是巫师干的”进行比较。因为巫师同样可以用来在任何 故事中解释任何 事件，所以是一个坏解释，这也是为什么那个粉丝被它惹恼了。

在有些故事里，情节并不重要，故事想表达的其实是一些别的东西。但一个好的情节总是或明确或隐含地依赖于好解释，在故事中虚构的前提下解释这些事件为什么发生。那样的话，就算前提与巫师有关，故事也不是真的在讲超自然，它讲的是想象中的物理规律和想象中的社会，以及实在的问题和真实的想法。就像我将在第14章中解释的那样，不止是好科幻小说的情节在这方面与科学解释相像，在最广泛的意义上，所有好的艺术都是这样。

本着这种精神，我们来考虑一下虚构的分身在幻影区里的情形。是什么使他们能够看到 正常世界呢？因为他们的结构与其正本完全相同，他们的眼睛也是通过吸收光线、探测由此产生的化学变化来运作，就像真正的眼睛一样。但如果他们能吸收来自正常世界的某些光线，那么在光本来会照到的地方，他们肯定会投射出影子。而且，如果幻影区的流亡者可以互相看到对方，他们是用什么光看到的？幻影区自己的光？如果是这样，这些光从何而来？

另一方面，如果流亡者不 吸收光线就可以看见，那么在微观层面上，他们的构成必定与正本不同。这样的话，我们就没法解释他们为什么在外表上同正本相似。“意外的复制”这种说法不管用了：传送器从哪里得到必要的知识，去创造外表和行动都像人体、内部功能却不同的事物？这将是一种自然发生。

类似地，幻影区里有空气吗？如果流亡者呼吸空气，那不可能是飞船里的空气，否则别人就能听到他们说话，甚至听到他们的呼吸声。也不可能是传送器里的少量空气的复制品，因为他们可以在飞船各处自由走动，所以必定有着一整艘飞船的幻影区空气。但那样的话，怎样防止空气扩散到宇宙空间里去呢？

看起来，故事里发生的一切不仅几乎都同真正的物理定律冲突（这在小说中是无可指摘的），而且在虚构的解释上也产生了问题。如果分身可以穿过人，为什么他们不会穿过地板掉下去？在现实中，地板靠轻微弯曲来支撑人体。但是如果故事中的地板会因分身而弯曲，也就会随他们的脚步振动，发出声波，使正常世界的人可以听到。所以，幻影区里必定另有一套地板和墙壁，以及整个飞船船体。飞船外面的空间也不能是正常空间，因为如果人在离开飞船后就进入正常空间，流亡者就能通过这条路线返回飞船。但是，如果存在一个完整的幻象地带空间——一个平行宇宙，它 怎么可能仅仅因为传送器故障而产生？

好的虚构科幻小说是很难创作的，这一点并不奇怪：它是真实科学的一个变种，而真正的科学知识是很难改变的。因此，我刚才讲的故事情节几乎都没有意义。但我还是想再讲一个自己的故事，保证它（最终）确实有意义。

一个真正的科幻小说作家面临着两个相互冲突的动机。其一是，像所有小说一样允许读者融入故事，做到这一点的最简单办法，就是利用他们已经熟悉的主题。这是一个以人类为中心的动机。例如，它促使作者想象出办法来绕过物理定律对旅行和通信施加的绝对速度限制（也就是说光速）。但作者这样做的时候，就把距离 降到了它在地球故事里扮演的角色上，使得恒星系统跟早期小说里的遥远岛屿或狂野西部没有什么区别。同样地，平行宇宙故事的诱惑是允许宇宙之间的通信和旅行。但这样的话，它就实际上是单一宇宙的故事了：一旦宇宙之间的障碍可以轻易穿越，它就只是一种较为奇特的、将各大陆分隔开来的海洋。一个故事如果完全屈从于这种以人类为中心的动机，就不是真正的科幻小说，只是普通小说伪装成的科幻小说。

相反方向的动机是，探究一种尽可能有说服力的虚构科学前提，以及它可能的最奇特的含义，这是朝着反对人类中心主义的方向推进。它将使故事更难让人融入，但允许广泛得多的科学推测。我要在这里讲的故事中会使用一系列这种推测，把它们当作根据量子理论解释世界的手段，它们会越来越远离我们熟悉的事物。

量子理论是科学中已知最深奥的解释。它违反了很多常识假设，还有以往所有的科学——其中一些理论此前从未遭到怀疑，直到量子理论出现并推翻了它们。这个看似陌生的领域就是现实，我们以及我们体验到的一切都是这现实的一部分。没有别的。因此，通过用量子理论来编故事，我在熟悉的戏剧成分方面所失去的东西，也许能用一种机遇找补回来：解释某种比任何小说更令人惊奇的事物，它是我们对物理世界所知的最纯粹、最基本的事实。

我最好警告一下读者，接下来我要描述的东西——称为量子理论的“多宇宙诠释”（这名字不太合适，只因为其中远远不止是多个“宇宙”），在我写下这些话的时候，仍然只是物理学家中极少数人的观点。在下一章中我会推测，在许多经过仔细研究的现象没有其他已知解释的情形下，为什么还会这样。眼下只要说这一点就够了：“科学是解释”这个观念本身，以我在本书中所宣扬的含义（也就是描述现实中存在什么），就算在理论物理学家中也只是少数派观点。

让我用也许是最简单、最有可能的“平行宇宙”开始推测：有一个“幻影区”一直存在（从它自己的宇宙大爆炸开始）。直到我们的故事开始之前，它一直是我们整个宇宙的精确分身，原子对应原子，事件对应事件。

我提到的那些幻影区故事的缺陷，全都是由不对称导致的：正常世界里的事物能影响幻影区的事物，反过来却不行。那么容我想象此刻两个宇宙完全不能相互感知，以消除上述缺陷。由于我们在朝着真实的物理学靠近，让我保留通信的光速限制，并让物理规律通用而且对称（也就是说，两个宇宙间的物理规律没有区别）。此外，这些物理规律是确定性的，从来没有发生过随机事件，这正是两个宇宙迄今仍然相同的原因。那么它们怎样才会变得不同？这是多重宇宙理论里的一个关键问题，我将在下面回答。

在我的虚构世界里，所有这些基本属性都可以看作是信息流动的条件：人不能向另一个宇宙发送消息，也不能抢在光到达自己宇宙中的某个事物之前改变这个事物。也没有人可以给这个世界带来新的信息，甚至随机信息也不行：所有发生的事，都由物理规律根据以往发生的事决定了。不过，把新知识 带进这个世界当然是可以的。知识由解释组成，所有那些条件都不会阻止创造新解释。这对真实世界也全都适用。

我们可以暂时把这两个宇宙想成是字面意义上平行的。抑制第三维空间，想象一个二维的宇宙就像一个无限大的平板电视。然后把第二个这样的电视跟它平行放置，两者呈现出完全相同的图片（象征这两个宇宙中的物体）。现在先忘掉电视是用什么材料做的，只有图片存在。这是在强调宇宙不是一个装着物理对象的容器：它就是 那些物理对象。在真实的物理学中，甚至空间都是一个物理对象，能够弯曲，影响物质，并受到物质的影响。

于是现在我们有两个完全平行的、相同的宇宙，每个宇宙里都有我们的星际飞船、船员、传送器和整个空间的实例。出于两者之间的对称性，把其中一个称为“正常宇宙”而另一个称为“幻影区”是误导的，因此我只称它们为“宇宙们”。这两个宇宙加起来（包含了故事里迄今的全部物理现实）就形成了多重宇宙 。同样，说对象的“正本”和“分身”也是误导的，它们只是同一对象的两个实例。

如果我们的科幻推测就此停止，两个宇宙会永远保持相同。这在逻辑上没有什么不可能。不过这会使我们的故事在作为小说和作为科学推测两方面都存在致命缺陷，并且原因相同：这是一个关于两个宇宙的故事，却只有一个历史 。也就是说，关于这两个宇宙的真实情况只有一份脚本。作为小说来考虑，它实际上就是一个单宇宙故事，进行了毫无意义的伪装。作为科学推测来考虑，它描述了一个对其居民来说不可解释的世界，因为他们怎么能说他们的历史发生在两个宇宙中，但没有第三个或第三十个？为什么不是今天两个，明天三十个？而且，由于他们的世界只有一个历史，他们所有对自然的好解释都是关于这个历史的。他们说的“世界”或“宇宙”就是指这个历史。他们对于现实世界隐藏的二重性一无所知，这种二重性作为一个解释，对他们而言也并不比三重性或三十重性更有意义——虽然那样的话他们确实错了。

关于解释的评论：虽然从居民的角度来看这个故事到现在还是一个坏解释，但对我们来说未必是。想象不可解释的世界，可以帮助我们理解解释的性质。在前面的章节中，出于同样的原因，我已经想象出了一些不可解释的世界，在本章中会想象更多。但最终，我想谈论一个可以解释的世界，这将是我们的世界。

关于术语的评论：世界 是全部的物理现实。在经典（量子物理学之前的）物理学中，人们认为世界只包含一个宇宙 ——整个三维空间和所有的时间，以及其中的全部内容。根据量子力学，正如我将要解释的那样，世界是一个比这大得多也复杂得多的对象，它是一个多重宇宙 ，其中包括许多这样的宇宙（还有其他东西）。历史是发生在对象（可能还包括与它们相同的副本）上的事件序列。因此，到目前为止，我的故事里的世界是一个多重宇宙，由两个宇宙构成，但只有一个历史。

所以，我们的两个宇宙不能一直相同下去，必须要有传送器故障之类的因素使它们变得不一样。不过就像我说过的那样，对信息流动的限制似乎排除了这种可能性。在这个虚构的多重宇宙中，物理规律是确定性的、对称的。那么传送器要做什么才能使两个宇宙不一样呢？看起来似乎是，不管传送器的一个实例对一个宇宙做了什么，它的分身也必定对另一个宇宙做了同样的事，因此两个宇宙只能继续保持相同。

令人惊讶的是，事实并非如此。两个相同的实例在确定性和对称的规律下变得不一样，这是 一致的。但为了做到这一点，它们起初必须不仅仅是彼此的精确映像，还必须是可互换的 ，我用这个词指字面意义上在其他所有方面都可互换，只除了它们是两个宇宙之外。可互换性的概念将在我的故事中反复出现，这个词是从法律术语那里借用来的，它在法律中是指，对于还债之类的目标，将特定实例视作 等同。例如，美元钞票是可互换的，这意味着借用一美元并不需要还回所借的那张特定的钞票，除非另有约定。（给定级别的）桶装石油也是可互换的。马是不可互换的，向一个人借一匹马必须还回那匹特定的马，就算是还回那匹马的同卵双胞胎也不行。但我在这里所说的物理可互换性并不是指视作等同，而是指本身 相同，这是一个非常不同而且反直觉的属性。莱布尼茨在他“不可区分的同一性”学说中走得非常远，以至于从原则上把物理可互换性排除掉了，但他错了。就算不考虑多重宇宙的物理学，我们现在也知道，光子是可互换的，甚至原子在某些条件下也是可互换的，两者分别通过激光和称为“原子激光”的装置实现了。后者可以爆射出超低温、可互换的原子。目前这可以在不引起嬗变和爆炸等的情形下实现，见下文。

在许多量子理论教科书和研究论文中，甚至是少数支持多宇宙诠释的论文中，你都找不到对可互换性概念的讨论，它们甚至根本不会提到这个概念。然而，在概念的表面之下，它无处不在。我相信，把这个概念厘清，有助于解释量子现象而不含糊其辞。就像接下来会清楚显示的那样，这是比莱布尼茨所猜测的还要离奇的一种属性——例如比多重宇宙更加离奇，后者终究不过是重复的常识。可互换性允许全新的运动 和信息流动 方式，与量子物理学出现之前人们想象过的任何东西都不同，因此有着与物理世界完全不同的结构。

碰巧，在某些情况下，钱不仅在法律上可互换，在物理上也可互换。由于这种情形非常熟悉，它为可互换性提供了一个很好的模型。例如，如果你的（电子）银行账号里存有一美元，银行存入第二个一美元作为忠诚红利，随后又因收费而取出一美元，这时候追究他们取走的一美元到底是你原来的那个一美元还是他们添加的那个一美元，是毫无意义的。这不仅仅是因为我们无从知道它是不是同一个一美元，或者决定不关心它是不是同一个一美元，而是因为在这一情形里的物理学中，并不存在拿走原来的一美元或者拿走后来添加的一美元之类的事。

银行账户里的美元大概可以称为“配置”实体，它们是对象的状态或配置，不是我们通常想的物理对象本身。你的银行账户余额存在于一台特定信息存储设备的状态 中。在某种意义上这个状态归你所有（任何人未经你同意修改这一状态都是非法的），但你并不拥有这台设备，也不是设备的一部分。在这个意义上，一美元是一个抽象事物。事实上，它是一段抽象知识 。正如我在第4章中所讨论的，知识一旦在合适的环境中以物理形式具象化，就会使它保持这一状态。因此，当物理的一美元磨损严重被送回造币厂销毁时，抽象的一美元使造币厂把它转换成电子形式，或者转换成一个纸张形式的新实例。它是一个抽象复制因子——虽然作为一个复制因子来说很不寻常的是，它会使自己不 增殖，而是把自己复制到账目中，以及计算机存储设备的备份中。

对于经典物理学可互换的配置实体，另一个例子是能量的数量：如果你踩踏自行车直到蓄积了10千焦的动能，然后刹车直到其中一半的能量以热的形式耗散，追究耗散的能量到底是你开始蓄积的5千焦，还是后来蓄积的5千焦，或者任何其他组合，都没有意义。但是，一半 的能量耗散了，这一点是有意义的。事实证明，在量子物理学中，基本粒子也是配置实体。我们日常尺度上认为的真空，甚至原子尺度的真空，都不是真的空无一物，而是充满了称为“量子场”的结构实体。基本粒子是这种实体的高能级配置：“真空激发态”。因此，举例来说，一束激光里的光子是其“空穴”内真空的配置。当空穴内存在两个或以上拥有相同属性（诸如能级和自旋）的这种激发态时，就不存在哪一个是先离开、哪一个随后离开之类的事。所存在的只有其中任意一个的属性，以及它们的总数有多少个。

如果我们虚构的多重宇宙中的两个宇宙最初是可互换的，传送器故障可以使它们获得不同的属性，方式就像是银行的计算机对一个有两美元的账户，从两个可互换的一美元中取出一个而不取出另一个。例如，传送器发生故障时，物理规律可能导致其中一个宇宙而不是另一个宇宙 里被传送的物体产生一个微小的电涌。由于物理规律是对称的，它无法指定电涌会发生在哪一个 宇宙里，不过鉴于两个宇宙起初是可互换的，也就不需要指定。

如果对象仅仅是相同（在互为精确副本的意义上），并服从确定性的、不会在两者之间造成区别的规律，那它们就永远也不会变得不同；而表现上看起来更加相同的可互换对象，却能够变得不同，这是一个相当反直觉的事实。这是莱布尼茨从未想到的可互换性的古怪属性中的第一种，我认为它是量子物理学现象的核心。

另一个可互换性的例子是这样的：假设你的账户里有100美元，你已指令你的银行在未来的某个指定日期转一美元到税务机关的账户上。于是现在银行的计算机包含了一句这样的确性定规则。假设你这样做是因为这一美元已经属于税务机关（比方说它错误地给了你一笔退税，要求你限期返还）。由于账户里的美元是可互换的，就不存在哪一个 美元属于税务机关、哪一个美元属于你之类的情况。于是我们有了这样一种情形：一个对象集合，虽然对象是可互换的，却并非所有对象都属于同一个主人！日常语言很难描述这种情形：账户里的每一个美元都确实与其他美元的属性全都相同，但并不是所有的美元都属于同一个主人。那么我们能说这种情形里它们没有主人吗？这将是误导的，显然税务机关拥有其中的一个，而你拥有其他的。能说它们都有两个主人吗？也许可以，但这种说法非常模糊。理所当然，说每个美元都有一美分属于税务机关也毫无意义，因为这只会遇到账户里的美分也全都可互换的问题。但是不管怎样，请注意，由这种“可互换性内部的多样性”引发的问题，只是一个语言问题，在于怎样用语言描述这一情形的某些方面。谁也不会认为这个情形本身是矛盾的：计算机收到指令去执行确定的规则，即将产生的结果不存在任何含糊不清的地方。

可互换性内部的多样性是多重宇宙里广泛存在的现象，下面我会解释。可互换金钱的事例中最大的区别是，在后一种情况下，我们从来不必疑惑或预测，作为 一美元存在会是什么样子。也就是说，作为可互换的、然后又变得有差别的对象，这样存在是什么样子。量子理论的许多应用都需要我们进行这样的预测。

但首先要做的是，我前面建议暂时把我们的两个宇宙视作在空间里相互靠在一起，就像某些科幻小说里的分身宇宙处在“其他维度”，而现在我们必须放弃这种图景，使两个宇宙重合：不管那个“额外的维度”代表什么，它都会使两个宇宙不可互换 [2] 。并不是说两个宇宙在什么东西（例如外部空间）里面重合 ，它们不在空间里。空间的一个实例，是每个宇宙的一部分。它们“重合”意味着不能以任何方式把它们分开。

很难想象完全一致的东西重合是什么样子。例如，只要你仅仅想象出其中的一个，你的想象力就已经违背了它们的可互换性。但是，虽然想象力可能止步不前，理性却不会。

现在我们的故事可以开始有不平凡的情节了。例如，传送器发生故障时其中一个宇宙中产生的电涌，可能使这个宇宙中某位乘客大脑里的某些神经元未能激发。结果是，在这个宇宙中，这位乘客把一杯咖啡洒在另一位乘客身上。这样，他们就共同拥有了在另一个宇宙中没有的一段经历，引发了浪漫故事，就像在电影《双面情人》里那样。

电涌不一定要由传送器故障导致，它们可能是传送器运转方式的一种规律影响。在进行其他方式的旅行（如飞行或骑野马）时，我们能接受比这大得多的不可预测的颠簸。让我们想象，每次传送器在两个宇宙中运转时，都会在其中一个宇宙里产生一个微小电涌，但它小到无法觉察，除非用灵敏度极高的电压表测量，或者推动了某个刚好处在变化边缘的东西，后者如果没有受到推动就会从边缘退回来。

原则上，存在三个原因，其中的一个或多个会使一个现象对观察者来说是不可预测的。第一个原因是，该现象受到一些根本上随机的（非确定性的）变量影响。我已将这种可能性从我的故事中排除，因为真实的物理学中不存在这样的变量。第二个原因至少要对日常生活中的大多数可预测性部分负责任，那就是影响现象的因素虽然是确定性的，但要么不为人知，要么过于复杂，无法予以考虑。（尤其是当它们涉及知识创造时，如我在第9章中所讨论的。）第三个原因在量子理论出现之前从未有人想象过，那就是观察者的两个或多个起初可互换的实例变得不一样。这就是传送器导致的电涌带来的结果，它使结果变得完全难以预测，尽管是用确定性的物理规律来描述的。

这些关于不可预测现象的评论，可以在根本不涉及可解释性或可互换性的情况下进行表达。多重宇宙研究者通常也确实就是这样做的。然而如我所说，我相信可互换性对于解释量子随机性和大多数其他量子现象至关重要。

导致不可预测性的这三种截然不同的原因，原则上可以给观察者带来完全相同的感觉。但是，在一个可解释的世界里，对于自然界中任何明显的随机性，都必定有办法找出到底三个原因中的哪一个（或哪种组合）才是其真正原因。人怎么才能发现可互换性和平行宇宙才是某个特定现象的根源？

作者写小说时总会受到一种诱惑，促使他们为达到上述目的而引入跨宇宙通信，导致宇宙间不再“平行”。正如我说过的，这会使故事实际上成为一个单宇宙故事，为了掩盖这个事实，我们可能会说这类通信很困难 。例如通信方式有可能是，每个宇宙中都有一种办法，可以调节传送器使其在另一个宇宙中产生一个电涌，这就可以用来向另一个宇宙传递信息。但我们可以想象这样做非常昂贵而且危险，所以飞船上的规定限制其使用，尤其是禁止与一个人自己的分身进行“个人通信”。然而，有一位船员在值夜班时违背禁令，结果震惊地收到一条信息“同索纳克结婚了”。我们知道（但人物并不知道），这桩婚姻是咖啡泼洒事件带来的连锁反应，而咖啡泼洒事件又是另一个宇宙中的电涌带来的连锁反应。我们还知道（但人物也不知道），由于在另一个宇宙中，这次违规使用设备的行为被发现了，因此飞船上执行了更严格的安保措施。船员们对这桩令人吃惊的婚姻作出反应时会发生什么事，故事可以就此进行展开。

一个人得知自己的分身已经结婚时，应该 作出什么反应呢？是不是应该在自己的宇宙里寻找那位配偶的分身？而此人先前从未见过那位配偶分身，更不用说与其发展浪漫关系。或者是，按照爱情故事的传统惯例，此人很讨厌那位配偶分身。这样设定不会有什么坏处，或者可能会有坏处。

源于其他宇宙的思想概念，至少与我们宇宙中的一样容易出错。如果这些观念得来不易，纠错就会更难。知识创造取决于纠错。因此，有可能接下来还会有消息传来：“已经后悔了。”或者可能是索纳克刚好出现在另一个宇宙的传送室里，使这条警告信息无法发出。或者是这对夫妇眼下很幸福，但关系很快就会严重破裂，导致离婚。所有情况下，跨宇宙通信根本起不到什么好作用，而可能使这位船员的两个实例都做出有着灾难性后果的婚姻决策。

普遍而言，另一个宇宙里你的分身因为做了某个特定的决定而看上去很幸福，这一新闻并不意味着你做出“对应”的决定也会幸福。宇宙间一旦产生差异（如果没有这些差异，来自另一个宇宙的新闻也就不成为新闻了），就没有道理再指望决策结果能不受影响。在一个宇宙里，你们因为意外地共有一段经历而相识；在另一个宇宙里，碰面的原因是你违规使用了飞船的设备。这会不会影响婚姻的幸福程度？也许不会，但你只有在对于哪些因素会影响婚姻的结果而哪些因素不会影响有了一个好的解释性理论之后才能弄明白。而如果你有这么一个理论，也许你就不需要躲在传递室里了。

更普遍而言，跨宇宙通信的益处实质上将是，它允许信息处理的新形式出现。在我描绘过的虚构情形下，直到最近两个宇宙还是相同的，与一个人在另一个宇宙中的副本进行通信，效果相当于对人在某段时期的自身生活的替代版本进行计算机模拟，在模拟时无须明确知道所有相关的物理变量。采用任何其他方式，这种计算都是不可行的，它可以帮助检验不同因素怎样影响事件结果的解释性理论，但不能代替事先对于这些理论的思考。

因此，如果此类通信是一种稀缺资源，更有效地使用该资源的一种方式可能是交换理论本身：如果你的分身解决了一个问题并把解决方案告诉你，就算你完全不知道分身是怎么想到这个方案的，你自己也可以看出这是一个好解释。

跨宇宙通信的另一种高效利用方式，可能是分享一项漫长的计算工作。比如故事里可能有一些船员中了毒，除非使用解毒剂，否则他们在几小时内就会死去。为了找到解毒剂，需要对一种药物的许多变种的效果进行计算机模拟。于是飞船计算机的两个实例可以各自搜索一半的变种列表，从而可以只用一半时间完成对整个列表的搜索。当一个宇宙找到疗法时，该药剂在列表中的编号可以传送给另一个宇宙，进行结果确认，于是两个宇宙中的船员都得救了。可借助传送器通过这种方式使用的计算机运算能力，其存在的证据表明，确实存在一台计算机，它执行着与人们自己的计算机不同的计算。思考细节（分身们怎样吸呼吸等），可以使一个宇宙的居民们知道，另一个宇宙总体上是一个实在的地方，与他们自己的宇宙有着相同的结构和复杂性。因此，他们的世界是可解释的。

由于真正的量子物理学里并没有跨宇宙通信，我们也不应该允许自己的故事里出现这种东西，于是通往可解释性的这条特定路径走不通。我们的船员结婚了的那个历史，与他们互相还不怎么认识的那个历史，不能互相通信 或观察 。然而如同我们将要看到的那样，有某些情形下，历史仍然可以通过不进行通信的方式互相影响，解释这种效果需要一个主要论点：我们的多重宇宙是真实的。

我们故事里的两个宇宙开始在一条星际飞船内部产生差异之后，世界上其他事物仍然作为一对对彼此相同的实例存在着。我们必须继续想象，每一对里的实例是可互换的。之所以必定如此，是因为宇宙并非“容器”它们就是它们所包含的对象。如果宇宙确实是一个独立现实，那么每对实例里的每个对象都有一个属性，就是处于一个宇宙中但不处于另一个宇宙中，这会使对象不可互换。

通常情况下，宇宙之间有差异的区域会扩大。例如，当这对情侣决定结婚时，他们向故乡行星发出消息，宣告这件事。消息到达目的地时，每颗行星的两个实例也变得不一样。此前只有飞船的两个实例不同，但很快，甚至在有人有意把消息散播出去之前，就已经有一部分信息泄露了。例如，受到决定结婚的影响，两个宇宙中飞船里的人进行着不同的运动，他们反射的光会有不同，其中一部分光通过舷窗射出飞船外，随后不管到达哪里，都会使那里的宇宙有所不同。热辐射（红外线）也是一样，它会从船体上的所有地方透射出去。于是，从一个宇宙中发生的一个电涌开始，宇宙间的一个分化波 在空间中沿所有方向传播开来。由于每个宇宙里信息传播的速度都不能超过光速，分化波也不能超过光速，而且，由于分化波前端的大部分传播速度等于或接近光速，开始传播时不同方向上的先后差异占总体传播距离的比例会越来越小，波传播得越远，整体形状就越接近球形，因此我将其称为“分化球”。

即使在分化球内部，宇宙间的差异相对来说也很小：恒星依然闪耀，行星上仍然有同样的大陆。就算是那些因听到婚礼消息而采取不同行为的人们，其脑子和信息存储设备里的大部分数据也仍然相同，他们还呼吸着相同类型的空气，吃着相同类型的食品，等等。

不过，尽管结婚的新闻对多数事物没有造成改变这一事实在直觉上合理，但还有一种常识直觉似乎能证明这个消息会改变一切，只是改变幅度很小。考虑一下，当这则新闻传到一颗行星时会发生什么，假定它是以通信激光光子脉冲的形式到来的。在引发任何人为影响之前，就存在着这些光子的物理冲击，它可能对暴露于激光束的每个原子产生撞击动量，也就是行星朝向激光束的那一半表面上的每一个原子。这些原子的振动方式会稍微改变，通过原子间作用力影响下层的原子。很快，整颗行星的原子都受到影响，尽管绝大多数原子所受影响都小得难以想象。但是，不管影响有多么轻微，也足以打破每个原子与它在另一宇宙中的分身的可互换性。所以，分化波所到之处似乎就再没有什么东西可互换了。

这两种相反的直觉，反映了离散与连续之间古老的二元对立。上面的讨论（分化球内部的一切都必定变得不同）取决于极微小物理变化 的现实存在，这种变化比能够测量到的程度小许多数量级。从经典物理学解释出发，将不容阻挡地推导出这类变化的存在，因为经典物理学的大多数基本物理量（例如能量）都是连续变量。与其相反的那种直觉，源自用信息处理的方式思考世界，也就是用离散变量（例如人的记忆内容）来思考世界。对于这两种直觉的冲突，量子理论作出了有利于离散的裁定。对于一个经典物理量，它在给定条件下能够发生的变化 存在着可能的最小值 。例如，能够通过辐射传递给任何特定原子的能量，有一个最小能量值，原子不能吸收比这更小的能量，这样一份能量称为能量的一个“量子”。由于这是人类发现的第一种独特的量子物理特性，整个学科因此得名。且让我们把它也融入我们的虚构物理学。

因此，并不是行星表面的所有原子都会因消息的到来而改变。在现实中，一个大型物理对象对微小影响的典型反应是，该对象的大部分原子保持严格不变，与此同时，为服从能量守恒定律，少数原子会表现出离散的、相对较大的变化，即一个量子的变化。

变量的离散性提出了有关运动和变化的问题。它是否意味着变化是瞬时发生的？答案是不——而这就引发另一个问题：在变化发生的中途，世界是什么样子？而且，如果某种因素对几个原子产生强烈影响，对剩下的原子没有影响，那谁来决定哪些原子受影响？正如读者可能猜到的，答案与可互换性有关，我将在下面解释。

一束分化波的效应通常随距离增大而迅速减小——因为物理效应通常就是这样的。就算只从百分之一光年外的地方看太阳，它看上去也是天空中一个冰冷明亮的光点，几乎不会造成什么影响。在一千光年的距离上，连超新星也不会产生什么影响。就算是最剧烈的类星体喷流，如果从邻近星系看，也只是天空中的抽象画而已。已知现象中只有一种能够在出现之后产生不随距离而衰减的效应，那就是特定类型知识的创造，也就是无穷的开始。事实上，知识可以自行对准一个目标，在穿越广阔距离的过程中几乎不造成任何影响，然后彻底改造目标。

在我们的故事里也是这样，如果我们想让传送器故障在天文尺度上产生重大物理效应，必须通过知识进行。所有这些来自飞船的光子激流，都有意或无意地携带着与婚礼有关的信息，会对那颗遥远行星造成显著影响，但前提是有人非常关心这些信息的可能性，并设置了可以检测到它的科学仪器。

现在，正如我解释过的，只有宇宙之间可互换，我们想象的物理规律才能是确定性的，该规律导致电涌发生“在一个宇宙中而不在另一个宇宙中”。那么，当宇宙变得不可互换之后，传送器再次运转时会发生什么事？想象第二艘飞船，它与第一艘类型相同，但相距很远。如果在第一艘飞船启动传送器之后第二艘马上也启动，会发生什么事？

逻辑上可能的一个答案是，什么也不会 发生——换句话说，物理定律会导致，一旦两个宇宙变得不同，所有的传送器都将正常运作，不再产生电涌。但是，这样就提供了一种超光速通信的办法，虽然不太可靠而且只能用一次。你在传送室里装上一个电压表，启动传送器，如果电涌出现，你就知道另一艘飞船还没有启动传送器，不管它有多远（因为如果它已经启动了传送器，就会使此类电涌在任何地方都永远不再发生。）支配现实中多重宇宙的物理规律不允许信息这样流动。如果我们希望虚构的物理规律在虚构宇宙的居民看来也是通用的，第二台传送器就必须完全像第一台传送器一样产生一个电涌，它发生“在一个宇宙中而不在另一个宇宙中”。

但这样的话，必须有什么东西来决定第二个电涌发生在哪个 宇宙中。“在一个宇宙中而不在另一个宇宙中”不再是一种确定性的表述。而且，如果传送器只 在另一个宇宙中运行，就必定不会产生电涌，否则就会导致跨宇宙通信。传送器的两个实例必须同时运行，才会产生电涌。就算是这样，也会容许某种跨宇宙通信，如下所述。在已经发生过一次电涌的宇宙里，在预定时间启动传送器，观察电压表。如果没有电涌发生，那么另一个宇宙里的传送器就是关闭的。于是我们陷入了僵局。“相同”与“不同”之间（或“受影响”与“不受影响”之间）表面上十分明确、非此即彼的差异，事实上可以多么微妙，这实在太不同寻常了。在真正的量子理论中也是一样，禁止跨宇宙通信与禁止超光速通信之间紧密相关。

有一种方法——我认为这是唯一的出路——可以既让我们虚构的物理规律具有通用性和确定性，又禁止超光速和跨宇宙通信：更多的宇宙 。试想一下，有不可数无穷多个宇宙，它们最初都是可互换的。照例，传送器故障使从前可互换的宇宙变得不同。但现在相关物理规律规定：“在运行传送器的宇宙中，有一半发生电涌。”于是，如果两艘飞船同时启动传送器，待两个分化球重叠之后，就会出现4种不同类型的宇宙：只有第一艘飞船上发生电涌，只有第二艘飞船上发生电涌，两艘都不发生，两艘都发生。换句话说，在重叠区域里有4个不同的历史，每个在1/4的宇宙里发生。

我们的虚构理论没有给它的多重宇宙提供充足的结构，因而不足以使“一半的宇宙”有意义，但真正的量子理论做到了。正如我在第8章所解释的，一个理论所提供的，使无穷集的比例和平均值具有意义的方法，称为量度 。一个熟悉的例子是，经典物理学对一条线上的点的无穷集赋予长度 。让我们假定，我们的理论也为宇宙提供了一种量度。

现在我们的故事情节可以像下面这样发展。在那对夫妇结了婚的宇宙中，他们在飞船访问的一颗人类开拓行星上度蜜月。他们传送回飞船时，在一半宇宙中发生的电涌使某人的电子记事本播放一条语音信息，显示新婚夫妇中的某一位已经发生了不忠行为。这引发了一连串事件，最终导致离婚。所以，现在我们原来的那个可互换宇宙集合包含了三个不同的历史：第一个发生在原始宇宙集合的一半之中，那里面这两个人仍然是单身；第二个发生在原始宇宙集合的1/4之中，里面的这两个人结婚了；第三个发生在另外1/4之中，里面的这两个人离婚了。

因此，这三个历史在多重宇宙里所占的比例不相等。这两人从未结婚的宇宙数量是他们已离婚的宇宙数量的两倍。

现在假设飞船上的科学家知道多重宇宙，而且理解传送器的物理学。（不过请注意，我们还没有给他们发现这些东西的方法。）于是他们知道，当他们启动传送器时，他们自身的、全都拥有相同历史的无穷多个可互换副本，都在同一时刻做着同样的事情。他们知道，这个历史中的宇宙会有一半产生一个电涌，从而使历史分裂成具有相同量度的两个历史。于是他们知道，如果他们用一个能检测到该电涌的电压表，他们的实例有一半会发现电压表记录到了一个电涌，而另一半没有发现。但他们还知道，问他们将会经历哪 一个事件是没有意义的（不仅仅是不可能知道）。结果是，他们作出了两个密切相关的预测。其一是，尽管所有正在发生的事情都具有完美的确定性，却没有什么东西 能为他们可靠地预测电压表是否会检测到电涌。

另外一个预测就是，电压表将会记录到电涌的概率是一半。因此，这类实验的结果是主观上随机的 （从任何观察者的角度而言），尽管正在发生的一切完全是客观确定的。这也是真实物理学中量子力学随机性和概率的起源：全都来自理论为多重宇宙提供的量度，而量度取决于理论允许和禁止什么样的物理过程。

请注意，当一个（这种意义上的）随机结果即将产生时，它是一种可互换性内部的多样性的情形，多样性存在于“他们将要 看到什么结果”这个变量中。这种情形的逻辑与我在前面讨论过的银行账户的情形相同，只不过这一次可互换的实例是人。他们是可互换的，但有一半的人将会看到电涌，另一半将看不到电涌。

在实践中，他们可以把这个实验做很多次来检验这种预测。每一种声称能预测结果序列的方法都将失败：实验检验了不可预测性。在绝大多数宇宙（和历史）中，电涌发生的时间大概占一半：实验检验了预测的概率值。只有占微小比例的观察员实例会看到不同的东西。

我们的故事还在继续。在其中一个历史中，宇航员故乡行星的报纸刊登了他们订婚的新闻。这篇报道占据了很大的版面，讲述了让这两位宇航员走到一起的那个偶然事件，以及种种其他内容。在另一个历史中，报纸上没有宇航员的婚约消息，版面上同样的地方刊登了一则短篇小说，讲的正好是一艘星际飞船上的恋爱故事。这篇小说里的某些句子，与另一个历史里的那篇新闻报道里的句子一模一样。印在同一份报纸同一栏目中的相同词句，在两个历史之间是可互换的，但它们在一个历史中是虚构的，而在另一个历史中是事实。因此，这种事实／虚构属性有着可互换性内部的多样性。

不同历史的数量将迅速增加。每次使用传送器，分化球只需要几微秒就能吞没整艘飞船。因此，如果通常每天运转十次，整艘飞船内部不同历史的数量将每天发生十次翻倍。一个月后，不同历史的数量将比我们的可见宇宙里的原子数量还要多。它们绝大多数彼此极为相似，因为只在极少数情况下，电涌发生的精确时间和强度会刚好能够引发《双面情人》式的显著变化。然而，历史的数量继续呈指数增长，很快，事件的变种就多到使飞船的多宇宙多样性的某些地方 产生了一些显著变化。因此，有着显著变化的历史数量也呈指数增长，尽管它们在所存在的所有历史中仍只占一小部分。

不久以后，在一批数量更少但仍呈指数增长的历史中，离奇的“意外”和“不可能发生的巧合”链条将主导事件。我给这些词加上引号，是因为这些事件一点也不意外。根据物理规律的确定性，它们都是不可避免地发生的。所有这些事件都是由传送器引发的。

还有一种情况，如果我们不小心的话，常识会对物理世界作出错误的假设，从而把本身很明确的情形描述得听起来很矛盾。道金斯在他的《解析彩虹》一书中举了一个例子，分析了一个电视灵媒能作出准确预测的说法：

一年约有10万个5分钟。任何给定的手表，比如说我的手表，在某个指定的5分钟里停走的概率大概是十万分之一。这个概率很小，但有1000万人在看［这个电视灵媒的］节目。如果其中只有一半人 [3] 戴着手表，我们可以预期在任何时刻约有25只手表会停下。如果只有其中1/4的人给电视台打了电话，这6个电话就足以让天真的观众惊呆。尤其是还有人打电话来说，他的手表前一天就停了，或者自己的表没停但祖父的挂钟停了，或者有人死于心脏病发作，亲属打电话来说逝者的“钟表”停止摆动了，如此种种。

正如这个例子显示的，特定情形可以解释其他事件，却不曾以任何形式参与导致 这些事件发生，这一事实虽然违背直觉，却是很熟悉的。“天真”的观众所犯的错误，是某种形式的狭隘主义：他们观察到一个现象（人因为他们的手表停了而打来电话），却未能理解，该现象是一个更广泛现象的一部分，后者之中的大部分是他们没有观察到的。这个更广泛现象中未被观察到的部分，虽然不会影响我们（电视观众）所观察到的现象，但对解释它们是必不可少的。同样，常识和经典物理学包含了一个狭隘错误，认为只有一个历史存在。这个错误嵌在我们的语言和概念框架里，使得像这样说显得很奇怪：一个事件在某种意义上极端不可能发生，另一种意义上必定会发生。但事实上这没有什么好奇怪的。

现在我们看到的飞船内部，是一个由叠加的对象构成的超级复杂的混乱事物。船上的大部分位置挤满了人，其中一些人在做非常不寻常的差事，所有的人都无法互相感知。飞船本身处在许多略有不同的航线上，这是由船员的行为略有不同造成的。当然，我们只能用心灵的眼睛“看到”这些。我们虚构的物理规律确保在多重宇宙本身里的观察者不会看到这样的情景。所以，通过（用我们心灵的眼睛）仔细审视，我们还能看到这表面的混乱中有着极强的秩序和规律性。例如，虽然船长的椅子上有许多人形在晃动，但我们能看到其中大部分是船长；虽然领航员的椅子上有许多人形在晃动，我们能看到其中几乎没有船长。这类规律性最终来源于这一事实：所有宇宙都服从相同的物理规律（包括其初始条件），尽管宇宙之间存在差异。

我们也看到，任何船长的特定实例只与领航员的一个实例互动，也只与大副的一个实例互动，而领航员和大副的这些实例正是彼此互动的实例。这些规律性存在的原因是，历史是接近自治的：每个历史里发生的事情，几乎完全依赖于这个历史里以前发生的事件——仅有的例外是传送器引发的电涌。在故事里，到目前为止，历史的这种自治只是一个微不足道的事实，因为我们一开始就设定各个宇宙 是自治的。但是它将值得我们暂时为它变得更加学究一点：在你的那些实例中，我能与之沟通的实例与我感知不到的实例，其间的区别究竟是什么？后者是“在其他的宇宙里”——但是，请记住，宇宙仅仅由它们的物理对象组成，因此这就只等于是说，我能看到那些我能看到的实例。其结果是，我们的物理规律必然规定，每个对象内部都携带了它的哪些实例能与其他对象的哪些实例相互作用的信息（除了在实例可互换的情况下，那样的话就不存在“哪些”了）。量子理论描述了这样的信息，它称为纠缠 信息 [4] 。

到目前为止，我们已经在故事里建立了一个庞大、复杂的世界，它在我们心灵的眼睛看起来非常陌生，但在它的绝大多数居民看来，它同我们的日常经验与经典物理学构成的那个宇宙几乎完全一样，加上传送器运作时产生的明显的随机抖动。极少数历史受到非常“不可能发生的”事件的显著影响，但即使在这些历史里，信息流动 ——即什么事物影响什么事物——仍然十分平常和熟悉。例如，某个版本的航行日志里有离奇巧合的记录，只有那些记得这些巧合的人能感知这个版本，这些人的其他实例感知不到。

因此，在这个虚构的多重宇宙中，信息沿着一条分支的树流动，各个分支（历史）的粗细（量度）不同，一旦分开就永远不会再合并。每一个分支都表现得好像其他分支不存在一样。如果这就是全部，这个多重宇宙的物理规律作为解释来说仍然有着致命缺陷，跟一直以来的情形一样：它们的预测，与那些更简单、认为只有一个宇宙（历史）存在的规律作出的预测，两者没有区别。在后一种情形中，传送器随机地 使它传送的对象发生变化，历史不会分裂成两个自治的历史，而是随机地 发生或不发生这样一个变化。于是，我们想象的整个复杂得惊人的多重宇宙，连同其实例的多重性（人们互相穿过对方）、奇异事件和纠缠信息，都会坍缩成虚无，就像第2章里的星系变成感光剂缺陷那样。对同一批事件的多重宇宙解释将成为一个坏解释，因此该世界对其居民来说将是不可解释的，如果它真的存在。

看起来似乎是，我们通过对信息流动施加所有这些条件，费了很大力气获得了这么一个属性—向居民们隐藏他们的世界那拜占庭式的错综复杂 [5] 。引用刘易斯·卡罗尔的《爱丽斯镜中奇遇记》里白骑士的话，我们仿佛是在：

……想办法

把胡须染成绿色，

并总且是拿着一把大扇子

不让别人看见。

现在是该把扇子拿开的时候了。

在量子物理学中，多重宇宙里的信息流动，不像在我描述的历史分支树里那样平淡。因为这是一种更深层的量子现象：在某些情况下，运动规律允许历史重新合并（再次变成可互换的）。这是我前面描述过的分裂（历史分化成两个或两个以上的历史）的时间逆转，因此在我们虚构的多重宇宙里实施它的一种自然方式，就是让传送器有能力逆转它自己造成的历史分裂。

如果我们这样表示原始分裂（见图11-1）：

图11-1　原始分裂的表示方法

其中X表示正常电压，Y表示传送器故障造成的异常电压。那么历史合并可以表示为图11-2所示方式。

图11-2　历史合并的表示方法

在干涉现象中，分化的历史重新合并。

这种现象称为干涉 ：Y历史的存在，对传送器通常对X历史产生的作用产生干涉 ，导致X历史和Y历史合并，见图11-3。这很像是某些幻影区故事里分身与正本合并的情形，除了我们不需要废除质量守恒或其他任何守恒定律：所有历史的总量度保持不变。

图11-3　一个干涉实验

干涉现象可以在不允许跨历史通信的情况下，向多重宇宙的居民提供多重历史存在的证据。例如，假设他们快速连续两次运行传送器（我一会儿会解释“快”是什么意思）。

如果反复这样做（每次使用传递器的不同复制品），他们很快就会推断出，中间结果不能 只是随机的X或Y，因为如果是那样的话，最终结果有时候会是Y（因为 ），而实际上它总是X。因此，居民将无法再通过假设中间阶段实际存在的只有一个随机选择的电压值来解释他们看到的东西。

虽然这样一个实验能提供证据表明多个历史不存在，而且强烈地相互影响（在根据对方存在与否而表现不同的意义上），但它并不涉及跨历史通信 （发送消息，把某人的选择告诉其他的历史）。

在我们的故事里，就像不允许分裂在允许超光速通信的情形下发生，我们必须保证干涉也是一样。做到这一点最简单的方式是，要求合并只能在还没有分化波出现的情形下发生。这就是说，只有在电涌对任何其他事物造成分化影响之前，传送器才能撤销电涌。当某个变量的两个不同取值X和Y触发的一个分化波离开一个对象时，该对象就与所有受到分化影响的对象纠缠 ，见图11-4。

图11-4　纠缠

所以，我们的规则简而言之就是，干涉只能发生在未与其余世界纠缠的对象上。这就是为什么在干涉实验中，传送器的两次运作是“快速连续”的。（或者，实验对象充分绝缘，其电压不会影响周围的事物。）于是我们可以像征性地表示一类通用的干涉实验，如图11-5所示。

图11-5　如果一个对象是非纠缠的，它可以因某事物仅仅作用于它而经历干涉

（箭头代表传送器的行动。）一旦该对象因X值和Y值与其余世界纠缠，就不会再有什么操作能单独作用于该对象而在这些值之间产生干涉。取而代之的是，历史再进一步分裂，一如往常，如图11-6所示。

图11-6　对于纠缠的对象，进一步的分裂取代干涉

当一个物理变量的两个或两个以上取值对其余世界里的某些事物产生不同影响时，连锁效应通常会无穷无尽地持续下去，就像我刚才描述的那样，分化波纠缠越来越多的对象。如果分化效应全都可以撤销，那么这些原始值之间的干涉会再次成为可能；但量子力学规律规定，撤销分化效应需要对所有 受影响的对象进行精细控制，这很快就变得不可行。它变得不可行的过程称为消相干 。在大多数情况下，消相干非常迅速，这就是为什么分裂通常压倒干涉占据主导地位，以及为什么干涉（虽然在微观尺度上普遍存在）很难在实验室里清楚地演示。

然而这是可以做到的，而且量子干涉现象构成了多重宇宙的存在及其规律是什么的主要证据。对以上实验的现实模拟，在量子光学实验室里已成为标准。这类实验不使用电压表（它与环境的许多相互作用迅速引起消相干），而使用单个光子；受作用的变量不是电压，而是光子可能在两条路径中取哪一条。实验也不使用传送器，而用一种称为镀银半反射镜的简单装置（在图11-7中用灰色斜条表示）。当一个光子撞击到这样一面镜子上时，在一半宇宙中它会反射，在另一半宇宙中直接穿过镜子，如图11-7所示。

图11-7　镀银半反射镜

在X或Y方向上行进的属性，其行为与我们的虚拟多重宇宙里X和Y两个电压类似。因此，经过镀银半反射镜类似于上面的转换 。当一个光子的两个实例分别沿X和Y方向行进，同时撞击第二面镀银半反射镜时，就发生转换 ，意味着两个实例都出现在X方向上：两个历史合并。为了演示这一过程，可以使用一套称为“马赫－曾德尔干涉仪”的装置，它能快速连续执行这两个转换（分裂和干涉），如图11-8所示。

图11-8　马赫—曾德尔干涉仪

两面普通镜子（用黑色斜条表示）的作用仅仅是将光子从第一面镀银半反射镜导向第二面镀银半反射镜。如果不像图11-7中那样进行，而是在第一面镜子之后引入一个向右（X方向）行进的光子，那它离开最后一面镜子之后，会随机向右或向下行进（因为这样的话，最后一面镜子那里会发生 ）。在第一面镜子之后引入一个向下（Y方向）运行的光子，结果也是一样。但像图示那样引入的光子，它总是会出现在向右的方向上，而从来不会出现在向下的方向上。通过反复地做这种实验，在光子行进路线上安装探测器或者不安装探测器，就可以确认一个历史里只会出现一个光子，因为在一个这样的实验里总是只有一个探测器会被触发。于是，X和Y这两个中间历史都 对决定性的结果X有贡献，由这一事实不可避免地推导出，在中间阶段，这两个历史都发生了。

在真正的多重宇宙里，不需要传送器或其他任何特殊设备，就可以造成历史的分化与合并。根据量子物理学规律，基本粒子始终在自行经历这样的过程。而且，历史可以分裂成为不止两个（往往是许多万亿个），以运动方向的微小差别或其他与基本粒子有关的物理变量的差异来区分。此外，一般来说，产生出来的历史有着不同的量度。因此，现在让我们把传送器也从虚构的多重宇宙中去掉。

不同历史的数量的增长速度快得让人难以置信——尽管如此，幸亏有干涉存在，现在也有了一定数量的自发合并。由于这种合并，真实多重宇宙里的信息流动并没有分为严格自治的支流——自治的历史分支。尽管历史之间仍然不能进行通信（在发送消息的意义上），但它们密切地互相影响，因为一个历史里的干涉效应取决于其他的历史是否存在。

不仅是多重宇宙不再能完美划分成多个历史，单个粒子也不能完美划分成多个实例。例如，考虑以下干涉现象，其中X和Y代表单个粒子位置的不同取值，见图11-9。

图11-9　一个粒子的多个实例怎样在干涉中失去身份

由于该粒子的两组实例（起初处于不同位置）经历了一个可互换的时刻，就不存在哪一个实例最终处在哪个位置上之类的情况。这类干涉一直在进行，就算是在只有一个粒子的空旷的空间区域里。因此，一般说来，不存在一个粒子的“同一个”实例存在于不同时间的情况。

即使在同一个历史里，随时间推移，粒子一般也不会保留身份。例如，当两个原子发生碰撞时，这个事件的历史分裂成这个样子：

或这个样子:

所以，对于每个单独粒子，碰撞事件都很像与镀银半反射镜相撞。每个原子都对另一个原子起到镜子的作用。但从多重宇宙的角度来看，这两个粒子看起来都是这样：

碰撞结束后，每个原子都有一些实例变得与原本属于不同原子的实例可互换。

出于同样的原因，不存在某个粒子的一个实例在给定地点的速度 这种东西。速度的定义是行进距离除以所用的时间，这对以下情形来说没有意义：该情形中不存在不同时间里某个粒子的特定实例。取而代之的是，由一个粒子的可互换实例组成的集合体，通常有几个速度，意味着它们在瞬间之后的行为会不同。（这是“可互换性内的多样性”的又一个实例。）

不仅位置相同的可互换集合体有着不同的速度，速度相同的可互换集合体也可以有不同的位置。而且，由量子物理学规律可以推导出，对于一个物理对象的实例的任何 可互换集合体，其中必定有一些属性是多样的。这称为“海森堡测不准原理”，得名于物理学家维尔纳·海森堡，他根据量子理论推导出了该原理的最早版本。

因此，举例来说，单一电子总有一个不同位置的范围，和 一个不同速度及运动方向的范围。结果，其典型行为是在空间中逐渐扩散。其量子力学运动规律与一团墨渍的扩散规律相似，如果起初位于一个极小区域内，它的扩散速度会很快，变得越大，扩散速度就越慢。它所携带的纠缠信息确保不会有两个实例对同一个历史做出贡献。（或者更确切地说，在有着多个历史的时间和地点，电子以不会相撞的实例存在。）如果一个粒子的速度范围不以零为中心而是其他值，整团“墨渍”就会移动，其中心服从于与经典物理学运动定律近似的规律。在量子物理学中，一般意义上的运动就是这样进行的。

这解释了在类似原子激光的事物中，同一历史的粒子怎样也能可互换。两个“墨渍”粒子，每个都是一个多重宇宙对象，它们可以在空间中完美重合，其纠缠信息可以是这样的：它们的两个实例从来没有出现在同一历史的相同位置上。

现在，把一个质子放到逐渐扩散的单一电子实例云的中央。质子带有正电荷，吸引带负电荷的电子。结果是，云在尺寸达到这样一种情况时停止扩散：它因测不准原理多样性向外扩散的趋势，刚好被质子的吸引力所抵消。由此产生的结构称为氢原子。

历史上，对原子的这种解释是量子理论的第一个胜利，因为根据经典物理学，原子根本不能存在。一个原子包含一个带正电的核，它由带负电的电子环绕。但正、负电荷相互吸引，如果不加抑制，它们会加速互相接近，在此过程中以电磁辐射的形式释放能量。因此，电子为什么不会在辐射的闪光中“跌落”到原子核上，曾经是一个谜。不管是原子核还是电子，其直径都不超过原子直径的万分之一，是什么让它们相隔如此之远？是什么让原子在这样的尺寸上得以保持稳定？在非专业的描述中，原子结构有时被说成是像太阳系那样，想象电子绕着原子核运转，就像行星绕着太阳运转。但这与事实不符。一方面，受引力束缚的物体的确会缓慢地进行螺旋式跌落，释放出引力辐射（这一现象已经在中子星双星中观察到），原子里对应的电磁过程会在不到一秒钟的时间里结束。另一方面，固体物质（由紧密堆积的原子组成）的存在，表明原子不能轻易互相渗透，而恒星—行星系统必定能够互相渗透。而且，事实证明在氢原子里，处于最低能级的电子完全没有环绕原子核运动，而是像我说的那样，像一团墨渍一样待在那里——测不准原理使它扩展的倾向刚好被静电作用力抵消。通过这种方式，干涉现象和可互换性内的多样性现象，对所有静态对象的结构和稳定性来说都是必需的，其中包括所有固体对象，就像它们对所有的运动都是必需的那样。

“测不准原理”这个术语是误导的。容我强调，它与不确定性或者量子物理学先驱们可能有过的任何沮丧感觉都没有关系。一个电子有超过一个速度或超过一个位置，与任何人不能确定速度是多少毫无关系，就像与人们不“确定”银行账户里的哪一美元属税务机关所有毫无关系一样。两种情况下，属性的多样性都是一个物理事实，与任何人知道什么或感觉什么无关。

顺便说一下，不确定性原理也不是一条“原理”，因为“原理”意味着它是一个独立假设，逻辑上可以为了获得一个不同的理论而被放弃或取代。实际上，人们已经不能把它从量子理论中去掉，就像不能把日食从天文学中去掉。不存在所谓“日食原理”，日食的存在可以用普遍得多的理论推导出来，例如关于太阳系几何学和动力学的理论。同样，测不准原理可以从量子理论的原理中推导出来。

由于持续进行着的强内部干涉，一个典型的电子是一个不可简化的多重宇宙对象，而不是一个由平等宇宙或平等历史对象组成的集合体。这就是说，它在不分割成各有一个速度和一个位置的、自治的子实例时，就拥有多个位置和速度。就算是不同的电子，其身份也并非完全独立。因此事实是，电场 遍布于整个空间，扰动以波的形式在这个场里扩散，速度等于或小于光速。正是这一点导致量子理论先驱们提出了那个经常被错误引用的观念：电子（以及所有其他粒子）“在同一时刻既是粒子也是波”。对于我们在特定宇宙中观察到的每个单独粒子，都有一个多重宇宙里的场（或者“波”）。

尽管量子理论是用数学语言来表达的，我还是用文字对它所描述的现实的一些主要特征进行了一番说明。于是，此时我所描述的虚构多重宇宙差不多就是真实的宇宙了。但还有一件事需要梳理。我的“连续推测”的基础，是多个宇宙、对象的多个实例以及为了描述这个多重宇宙对上述观念进行的纠正。但真正的多重宇宙不以任何事物为基础，也不是对任何事物的纠正。量子理论并不涉及宇宙、历史、粒子及其实例，就像不涉及行星、人类和他们的生活与爱情。这些东西全都是多重宇宙里近似、突现的现象。

一个历史是多重宇宙的一部分，意义等同于一个地层是地壳的一部分。历史以物理变量的取值与其他历史区分，就像地层以其化学成分及化石类型等与其他地层区分。地层和历史都是信息流动的渠道。它们之所以能保存信息，是因为虽然其内容会随时间推移发生变化，但它们接近自治 ——也就是说，在一个特定地层或历史中发生的变化几乎完全依赖于它内部的条件，而不是别处的条件。就是因为这种自治，今天发现的化石才能作为表明该地层形成时地球上有什么的证据。同样，这就是为什么在一个历史中，人们可以根据该历史的过去，用经典物理学成功预测它某些方面的未来。

地层像历史一样，并不具备高于其内部对象的独立存在：它由这些对象构成 。地层也没有清晰的边界。另外，地球上的一些地区（比如靠近火山的区域）存在地层合并的现象（虽然我认为分割和合并地层的地质过程完全不同于历史分裂和合并的方式。）地球上也有一些区域（比如地核）从未分层。还有一些区域（如大气层）虽然分层，但层里包含的东西相互作用和混合的时间尺度比地壳里短得多。同样，多重宇宙里有区域包含短暂的历史，也有区域根本没有历史。

然而，地层和历史从各自的底层现象中突现的方式有一个很大的区别。虽然并不是地壳里的每个原子都可以明确分配给某个特定的地层，但形成地层大多数原子都可以。相反，一个日常物体里的每一个原子都是一个多重宇宙对象，不能分成多个接近自治的实例和接近自治的历史。而由此类粒子组成的日常物体（如飞船、订婚的新人等）可以精确地分成多个接近自治的历史，每个历史里的每个物体正好有一个实例、一个位置、一个速度。

这是因为纠缠对干涉的抑制。正如我前面解释的，干涉几乎总是要么在分裂之后马上发生，要么就根本不发生。这就是为什么物体或过程越大、越复杂，其总体行为受干涉的影响越小。在这样的“粗颗粒”突现层次，多重宇宙里的事件由自治的历史组成，每个粗颗粒的历史都包含很多历史，它们只在微观细节上存在差异，但通过干涉相互影响。分化球倾向于以接近光速的速度增长，因此，在日常生活尺度及更大尺度上，这些粗颗粒的历史可以很恰当地称为普通意义上的“宇宙”，其中每一个都与经典物理学的宇宙有几分相似。称它们“平行”是有用的，因为它们接近自治。对它们的居民来说，每个宇宙看上去都非常像一个单宇宙世界。

意外地放大到粗颗粒层次上的微观事件（例如我们故事里的电涌）在任何一个粗颗粒历史中都很罕见，但在整个多重宇宙中是常见的。例如，考虑从深空中朝地球方向行进的单一宇宙射线粒子，它必定沿某个范围内各个略有不同的方向行进，因为测不准原理意味着，在多重宇宙里，它在行进过程中必定像墨渍一样向四周扩散。当它到达地球时，墨渍可能已经比整个地球还要大，因此大多数都没有击中地球，其余的撞击在暴露表面上的所有地方。记住，这只是单一粒子，可能包含可互换的实例。接下来发生的是，它们不再可互换，通过它们在到达点与原子的相互作用，分裂成数量有限但非常多的实例，每个实例都是一个单独历史的起源。

在每个这样的历史中，都有该宇宙射线粒子的一个自治实例，它会通过产生由带电粒子组成的“宇宙射线雨”来耗散能量。因此在不同的历史中，这样一场射线雨会发生在不同的地点。在某些地点，射线雨会形成一条传导通路，闪电可以沿着它行进。地球表面的每个原子都会在某个 历史中被这样的闪电击中。在其他历史中，一个这样的宇宙射线粒子会击中一个人体细胞，对一些已经受损的DNA造成破坏，使细胞癌变。所有的癌症中，有比例不可忽视的一部分是由这种方式引起的。结果就会存在这样的历史：某个特定的人，在我们的历史里活着，但在那些历史中很快就会死于癌症。还存在着其他的历史，其中的一场战斗或战争被一起这样的事件所改变，或者被一个在正确的时间和地点出现的闪电所改变，或者被无数其他不太可能发生的“随机”事件中的某一个所改变。这使得以下想法看上去颇为合理：存在某些历史，里面的事件发生方式与或然历史小说（如《祖国》和《罗马永存》）描述的差不多，或者与你自己生活经历中的事件完全不同，可能更好，也可能更坏。

因此，有很多小说的内容非常接近多重宇宙中某个地方的现实。但并不是所有的小说都会这样。例如，不会有任何历史是我那些传送器故障故事的样子，因为那需要不同的物理规律。也不会有自然基本常数（如光速或电子电荷）取值不同的历史。但确实会有一类历史，受到一系列“不可能发生的意外”影响，不同的物理规律会在一段时间内看上去 是真实的。（也有可能存在拥有不同物理规律的宇宙，像微调的人择解释要求的那样。但现在还没有关于这样一个多重宇宙的可行理论。）

想象从一艘星际飞船的通信激光器里跑出来的单一光子，它朝地球方向飞来。像宇宙射线一样，它在不同的历史中到达地球表面的所有地方。在每个历史中，只有一个原子会吸收这个光子，而其余的原子从一开始就完全不受其影响。随后，一台用于此类通信的接收器将检测到这样一个原子产生的相对较大的离散变化。建造此类测量设备（包括眼睛）的一个重要结果是，不管来源有多远，一个到达的光子对一个原子的推动作用都是相同的，只不过信号越弱，推动就越小。如果不是这样（例如，如果经典物理学是真实的），弱信号将很容易被随机的本地噪声淹没。这跟我在第6章讨论过的数字信息处理相对于模拟信息处理的优势是一样的。

我自己的物理学研究一直与量子计算机 理论有关。这类计算机里携带信息的变量受到多种手段保护，防止它们与周围的事物发生纠缠。这允许一种新的计算模式，其中的信息流动不局限于单一历史。在其中一种类型的量子计算中，同时运行的大量不同计算可以相互影响，从而对计算的输出结果作出贡献，称为量子并行 。

在一个典型的量子计算中，独立信息单元由称为“量子比特”的物理对象来代表，实现量子比特的物理手段很多，但总是有两个关键特点。首先，每个量子比特有一个可以取两个离散值之一的变量；其次，采用防止量子比特发生纠缠的特殊手段，例如把它们冷却到接近绝对零度。一个利用量子并行的典型算法是，开始使某些量子比特中携带信息的变量同时取两个值，然后把这些量子比特当作寄存器去代表（比方说）一个数。寄存器的独立实例总数是指数级别的巨大：2的量子比特数量次方。然后进行一段时间的经典计算，在这期间，分化波扩散到其他一些量子比特——但不会扩散得更远，因为有防止扩散的特殊手段存在。因此，信息在数量巨大的自治历史中的每个历史里得到独立处理。最终，一个涉及所有受影响的量子比特的干涉过程把这些历史的信息结合到单一历史中。由于介入的计算对信息进行了处理，最终状态与初始状态不一样（与我前面讨论过的简单干涉实验 不同），而是初始状态的某种函数，类似图11-10所示的样子。

图11-10　一个典型的量子计算

正如飞船船员能够通过与正在用不同输入值计算同一函数的分身共享信息来进行大型计算，运用量子并行的算法做的是同样的事。但是，虚构的效果受到飞船规定的限制，我们可能为了适应剧情而发明出这样的规定，而量子计算机受到物理规律的限制，这些规律掌控着量子干涉。只有特定类型的并行计算可以通过这种方式在多重宇宙的帮助下进行，在这类计算中，量子干涉的数学结果刚好可以结合成单一历史，也就是最终结果所需要的信息。

在这样的计算中，一台只有几百个量子比特的量子计算机，就可以执行比可见宇宙中的原子还要多得多的并行计算。在我写这本书时，能运算大约十个量子比特的量子计算机已经建成。对技术进行“尺度变换”，达到更大的量子比特数目，是量子技术面临的一个巨大的挑战，但目标正在逐渐达成。

我上面提到，当一个巨大对象受到一个微小影响时，通常的结果是，大的对象完全不受影响。现在我来解释一下为什么。在马赫—曾德尔干涉仪的例子里，如前所述，单一光子的两个实例行进在两条不同的路径上，在途中，它们撞击两面不同的镜子。只有当光子没有与镜子形成纠缠时，干涉才会发生——但只要任何一面镜子保留了一丝被光子撞击的记录（因为这将是两条不同路径上的实例的一个分化效应），光子就会 形成纠缠。就算镜子在支架上的振动幅度只发生了一个量子的改变，就足以阻止干涉（指光子的两个实例随后的合并）。

当光子的实例之一从任何一面镜子反弹时，它的动量都会变化，因此按照动量守恒定律（这个定律通用于量子物理学，就像在经典物理学中一样），镜子的动量也必须有一个大小相等、方向相反的改变。因此看来，在每个历史中，这肯定会使一面镜子在受到光子镜击后以稍多或稍少一点的能量振动，而另一面镜子不会这样。这种能量变化将是光子路径的一个记录，因此镜子会与光子产生纠缠。

幸运的是，情况不是这样的。请记住，我们粗略地看作镜子的单一历史、在支架上被动地待着或轻微振动着的东西，在细节足够精细的水平上，实际上是大量的历史，其中所有原子的实例在持续地分裂和合并着。特别是，镜子的总能量在平均“经典”值附近有大量可能的取值。那么，当一个光子击中镜子使其总能量发生一个量子的改变量时，会发生什么？

暂时简化一下，只想象这面镜子的无数实例中的5个，每个实例都有不同的振动能量，取值范围在低于平均值2个量子到高于平均值2个量子之间。光子的每个实例撞击镜子的每个实例，给它增加一个量子的能量。于是在撞击之后，镜子的实例的平均能量增加了一个量子，取值范围变成了低于旧平均值1个量子到高于旧平均值3个量子。但是由于在这样的细节精细水平上，这些能量中的任何一个都没有相关的自治历史，追问镜子的某个有着特定能量的实例在撞击后是不是曾经拥有该能量的同一个 实例，是没有意义的。客观物理事实只是，在镜子的5个实例中，4个拥有的能量曾经出现过，1个拥有的能量未曾出现过。因此，只有能量高于旧平均值3个量子的那个实例会留下光子撞击的记录。这意味着，只有1/5的宇宙中光子撞击使分化波扩散到镜子，只有在这些宇宙中，接下来曾经击中镜子与未曾击中镜子的光子实例之间的干涉会受到抑制。

用现实的数字来说，这更像是一亿亿亿分之一——这意味着干涉受到抑制的概率只有一亿亿亿分之一。这大大低于实验由于测量仪器不完善而得出不准确结果的概率，或者因为闪电击中而毁掉实验的概率。

现在让我们来转向单个量子的能量的到来，看看这个离散变化在没有连续性的情况下怎样才可能发生。考虑可能的最简单情形：一个原子只收了一个光子，包括光子所有的能量。这个能量转移并不是瞬时发生的。（请忘掉你可能读过的任何关于“量子跃迁”的东西，那只是虚构的。）发生的方式有许多种，但最简单的是这样一种。在这一过程的开始，原子是（比方说）处于“基态”，它的电子拥有量子理论所允许的最小能量。这意味着它（在相关的粗颗粒历史里的）所有的实例都拥有这个能量。假设它们也是可互换的。在该过程结束时，所有这些实例仍然可互换，但现在它们处于“激发态”，拥有一个额外量子的能量。原子在这个过程的半途会像什么样子？它的实例仍然是可互换的， 但其中一半处于基态，另一半处于激发态。这就像是一笔连续可变数量的钱，逐渐从一个离散的主人转移到另一个主人手中，其所有权发生改变。

这一机制在量子物理学中是普适的，也是离散状态的转换以连续方式进行的一般方式。在经典物理学中，“小效应”总是意味着某些可测量物理量的微小变化。在量子物理学中，物理变量通常是离散的，所以不能经历微小变化。相反，“小效应”指的在拥有不同离散属性的比例 的微小变化。

这也引发了时间本身是不是一个连续变量的问题。在这次讨论中，我假设它是连续变量。然而，时间的量子力学尚未被完全理解，而且在我们拥有一个引力量子理论（量子理论与广义相对论的大一统理论）之前都不会被完全理解，所以事情可能不会那么简单。不过有一件事我们可以相当肯定，那就是，在这样一个理论中，不同的时间是不同宇宙的一个特例 。换句话说，时间是一个纠缠现象，它把所有相同的钟表读数（经过准确调整的钟表的读数，或者用作钟表的任何对象的读数）放进同一个历史。这种理解是由物理学家唐·佩奇和威廉·武特斯在1983年首先提出的。

在这个完整版本的量子多重宇宙里，怎么让我们的科幻小说故事继续下去呢？物理学家、哲学家和科幻小说家对量子理论的注意力，几乎全都专注于平行宇宙方面，这一点颇具讽刺意味，因为正是在平行宇宙的近似中，世界与经典物理学的世界最相像，这是量子理论让许多人发自内心地无法接受的一面。

小说可以探索平行宇宙展现的可能性。例如，因为我们的故事是一个恋爱故事，书中人物很可能会好奇其他历史里自己的副本的情况。故事会把他们的推测与我们所“知道”的在其他宇宙中发生的事情进行比较。配偶不忠被一次“随机”事件曝光的人物，可能会疑惑，这到底有没有让自己从一桩注定失败的婚姻中幸运逃脱。在不忠没有被曝光的历史里，他们的婚姻还维持着吗？他们幸福吗？“建立在谎言之上”的婚姻，可能有真正的幸福吗？我们在看着他们推测这些事情时，也看到“婚姻仍在维持”的历史，了解到（虚构的）事实。

他们也可能去推测不那么狭隘的问题。故事里可能会说他们的太阳属于一个由几十颗恒星组成的恒星簇，这些恒星全都处在一个半径几光周的球里。这个问题已经困扰他们的科学家几十年了，因为恒星的成分表明它们起源于遥远宽广的区域，通过一系列不可能发生的巧合变得受到引力束缚。这些科学家计算，在大多数的宇宙中，这样密集的恒星簇里都不可能进化出生命，因为会有太多的碰撞。因此，在大多数有人类的宇宙中，都不会有星际飞船舰队一个接一个地访问有人居住的恒星系统。他们一直试图发现一种机制，使得相邻恒星的邻近状态能促进智慧生命的形成，但他们失败了。他们应不应该考虑这只是一个天文学上不太可能发生的巧合？但他们不喜欢丢下无法解释的事情不管。他们得出结论说，肯定是有些什么东西 选择了他们。确实如此。那些人不只是一个故事。他们是真正的、生活着、思考着的人类，在当下这个时刻正思考着他们从何而来。但是，他们永远也不会找到。在这个方面，他们是不幸的：他们确实是被巧合所选择的。另一种表述方式是，他们被我讲的关于他们的这个故事所选择。所有不违背物理规律的科幻小说都是事实。

有些小说看起来 违反了物理规律，但它们也是事实，存在于多重宇宙的某个地方。这涉及一个与多重宇宙宇宙怎样构造有关的微妙问题——历史怎样出现。一个历史是近似自治的。如果我用一个电水壶烧水沏茶，我就处在这样一个历史中：我打开电水壶的开关，水逐渐变热，因为能量被电水壶输入到水中，使气泡形成，等等，最终形成热茶。这是一个历史，因为人们可以对它进行解释和做出预测，完全无需提到多重宇宙里还有其他的历史（如我选择煮咖啡而不是烧茶的历史），也无需提到水分子的微观运动受到多重宇宙在这个历史之外的其他部分的轻微影响。这个历史的一个微小量度在该过程中自主分化并产生其他行为，对这个解释来说完全不重要。在极少一部分宇宙里，水壶转换成一顶大礼帽，水转换成一只兔子跳走了，我既没有得到茶也没有得到咖啡，只是非常吃惊。转换发生之后 ，这也是一个历史。但如果不提到多重宇宙中没有兔子的其他部分——巨大得多的部分（即有着更大量度的部分），就无法对转换过程中间发生了什么进行正确解释，也无法预测转换的概率。所以，这个历史从转换开始，它与此前发生的事的因果关系，无法用历史来表达，只能用多重宇宙来表达。

在像这样的简单情况下，有一种现成的近似语言，可以用来尽量少提及多重宇宙的其余部分：随机事件的语言。这允许我们承认，大多数相关的高层次对象仍然表现得是自治的，除了受到自身之外某些事物的影响——就像我受到兔子的影响。在一个历史与它从中分裂出来的一个从前的历史之间，这构成了某种连续性，我们可以把前者称为“已受随机事件影响的历史”。然而，从来也没有真正发生过这样的事：这个历史在“随机事件”之前的那个“部分”与更广泛历史的其余部分可互换，因此并无独立身份，无法对它进行独立解释。

但这两个历史的更广泛历史仍然可以独立解释。也就是说，兔子历史与茶的历史在根本上不同，后者在整个阶段仍然非常准确地自治。在兔子历史上，阶段结束时我的记忆，跟水变成兔子历史里的记忆相同。但这是误导的记忆，并不存在这样的历史。包含这些记忆的历史，是在兔子形成之后才开始的。关于这一点，多重宇宙中还有地方（量度比那一个大得多），在那里只有 我的大脑受到影响，产生出这样的记忆。实际上，受到我大脑中原子随机运动的影响，我产生了一个幻觉。有些哲学家把这类事情看成一个大问题，声称它质疑了量子理论的科学地位，不过当然，他们都是经验主义者。在现实中，误导的观察、误导的记忆和错误的阐释即使在历史的主流中也是很常见的。我们必须努力避免用它们欺骗自己。

因此，比方说在某些历史中魔法看上去有效，这样的说法不完全正确。其实只有这样的历史：魔法看上去曾经 有效，但再也不会有效了。在某些历史上我似乎穿墙而过，因为我身体中所有的原子在受到墙壁原子的偏转后恰好恢复原样。但这些历史从墙开始：对于所发生的事情的真正解释，涉及我和墙的许多其他实例——或者我们可以大致用极低概率的随机事件来解释。这有点像中了彩票，赢家如果不提到有许多没中奖的人存在，就不能正确地解释刚刚发生了什么。在多重宇宙中，输家是自己的其他实例。

只有在历史不仅分裂还会合并（即干涉现象）时，“历史”近似才会被完全打破。例如，某些分子可以同时以两种或多种结构存在（“结构”指原子排列方式，原子间通过化学键结合）。化学家把这种现象称为两种结构之间的“共振”，但分子并不是在两种结构之间变来变去，而是同时拥有两种结构。对于这类分子，没有办法用单一结构来解释其化学性质，因为当一个“共振”分子参与化学反应与其他分子相互作用时，就会发生量子干涉。

在科幻小说中，我们有权进行推测，就算是不可靠程度达到在现实科学中导致极坏解释的水平。但现实科学中对我们自身的最好解释是，我们嵌在多宇宙对象中——我们这些有情众生，处在这个巨大的、不熟悉的结构里，它的物质没有连续性，甚至像运动和变化这样基本的东西也与我们体验的完全不同。每当我们观察什么事物，不管是一台科学仪器、一个星系还是一个人，我们所看到的实际上是一个更大对象的单宇宙视角，这个更大对象在一定程度上延伸到其他宇宙中。在一部分那些宇宙里，这个对象看上去跟我们看到的一样，在另一些宇宙里它看上去不一样，或者完全不存在。观察者看到的一对已婚夫妇，只是一个巨大实例的一片，这个实例包含这对夫妇的许多可互换实例，以及其他实例，包括离婚的实例、从未结婚的实例。

我们是信息流动的渠道。历史也是，历史上所有相对自治的对象也是。但是我们这些有情众生是极不寻常的渠道，知识 （有时候）会随我们增长 。这可以产生重大影响，不仅是在一个历史中（它当然能在一个历史中产生重大影响，例如知识的影响不随距离衰减），而是在整个多重宇宙中。由于知识的增长是一个纠正错误的过程，并且由于出错的方式比不出错的方式多得多，创造知识的实例在不同历史中变得相似的速度，比其他实例要快得多。据目前所知，知识创造的过程在这两个方面是独一无二的：所有其他影响都会随着空间距离而减弱，并且长远来看在整个多重宇宙里将变得越来越不同。

但是，这仅仅是目前所知。在此有一个机会可以进行大胆的推测，为科幻小说提供素材。如果在信息流动 之外，多重宇宙中还有某种事物能引发协调一致的突现现象，会怎么样？如果从中可以产生知识或知识以外的某种东西，开始有着自己的目标，并使多重宇宙服从这些目标，就像我们所做的那样，又会怎么样？我们能与它通信吗？在通常意义上大概不能，因为那将是信息流动；但也许故事可以提出某种类似通信的新事物，就像量子干涉一样，不涉及消息发送。我们会不会困在一场与这样的实体互相灭绝的战争中？我们是不是可能多少与它有些共同之处？让我们避开这个问题的狭隘解答——诸如发现在障碍之间架起桥梁的是爱 和信任 之类。但是，让我们记住这一点：在世间万物中，我们的重要性处在顶级，所有其他能够创造解释的事物也将处在顶级。顶层一直都会有空间。

术语

可互换的—— 在各个方面都相同。

世界—— 全部的物理现实。

多重宇宙—— 量子理论所说的世界。

宇宙—— 多重宇宙里的准自治区域。

历史—— 一套可互换的宇宙，随着时间的推移。也可以说宇宙某个部分的历史。

平行宇宙—— 一种有点误导的多重宇宙。说它有误导性是因为宇宙不是完全“平行”（自治的）的，也因为多重宇宙里有更多的结构——特别是互换性、纠缠和历史的量度。

实例—— 在多重宇宙含宇宙的部分里，每个多重宇宙对象都由相似的“实例”组成，有些完全相同，有些不相同，每个宇宙里有一个。

量子—— 一个离散物理变量可能发生的最小变化。

纠缠—— 每个多重宇宙对象里的信息，决定着哪些部分（实例）可以影响其他多重宇宙对象的哪些部分。

消相干—— 使得宇宙间分化波的影响无法被撤销的过程。

量子干涉—— 一个多重宇宙对象的不可互换实例变成可互换实例导致的现象。

测不准原理—— 量子理论的一个（严重地名不副实的）推论，对于一个物理对象的实例的任何可互换集合体，其中一些属性必定是多样的。

量子计算—— 信息流动不局限于单一历史的计算。

小结

物理世界是一个多重宇宙，其结构是由其中的信息如何流动来决定的。在多重宇宙的许多区域，信息以半自治的方式流动，这样的信息流称为历史，我们把其中一个历史称为我们的“宇宙”。宇宙近似服从经典（量子理论之前）物理规律。但是我们知道多重宇宙的其余部分，并可以检验量子物理规律，这是因为存在着量子干涉现象。因此，一个宇宙不是多重宇宙的一个精确特征，而是一个突现特征。多重宇宙最让人觉得不熟悉和反直觉的东西是可互换性。多重宇宙的运动规律是确定性的，表面上的随机性源于起初可互换的实例变得不同。在量子物理中，变量通常是离散的，它们如何从一个值变成另一个值，是一个涉及干涉和可互换性的多重宇宙过程。

* * *

[1] 格雷温是《辛普森一家》杜撰的一个词，含义模糊。——原注

[2] 在一个否则就为空的空间中 ，处在不同位置上的相同实体是不可互换的，但有些哲学家辩称，它们应该是莱布尼茨意义上的“不可识别的”。如果是这样，可互换性就在又一个方面比莱布尼茨想象过的还要糟糕。——原注

[3] 根据下文计算结果，此处疑应为1/4的人。——译注

[4] 认为这些信息完全由对象局部携带，这种观点目前有些争议。详细的技术讨论参见我和帕特里克·海登的论文《纠缠量子系统里的信息流》［皇家学会通报，A456（2000）］。——原注

[5] 拜占庭帝国即东罗马帝国，得名于帝国首都拜占庭，其艺术多以宗教为主题，风格精细、复杂、奢华。——译注