多世界詮釋

多世界詮釋（英語：the many-worlds interpretation，縮寫作 MWI）是量子力學詮釋的一種。它是一個假定存在無數個平行世界並以此來解釋一個微觀世界的各種現象的量子論詮釋，其優點是不必考慮波函數塌縮。該理論也被稱為相對狀態提法、艾弗雷特詮釋、普遍的波函數、多宇宙詮釋或多世界理論。

薛定諤貓，開盒的一刻世界分裂。^[1]在這種解釋中，每一個事件都是一個分支點。

1957年，最初的相對狀態提法由美國量子物理學家休·艾弗雷特三世發表^[2][3]。後來在1960年代和1970年代，這一理論開始普及並由布萊斯·德威特更名為多世界理論^[1][4][5][6] 。在多世界詮釋中，波函數坍縮的主觀現象可用量子去相干機制來解釋。自1970年代以來，去相干方法在解釋量子理論方面得到了進一步的探索和發展，^[7][8][9]因而相當受歡迎。多世界詮釋是物理學和哲學的眾多平行宇宙假說之一。除了多世界詮釋之外，目前主流的量子力學詮釋還包括其它的去相干詮釋、坍縮詮釋（又分客觀坍縮理論和傳統的哥本哈根詮釋）、隱變量理論（主要是非局域隱變量理論例如德布羅意-玻姆理論）等等。該詮釋旨在解釋測量問題（英語：Measurement problem），從而解決某些量子理論中的悖論，如EPR悖論^{[10]:462[11]:118}和薛定諤貓悖論^[12]。

對共存狀態崩潰的解釋

當觀測一個處於共存狀態的量子時會引起這種共存狀態的崩潰，從而使量子只顯現粒子的性質^{[註 1]}。多世界詮釋認為觀測時會分離出無數個平行宇宙，每一個宇宙都有一個確定的狀態，而我們只是在其中的一個特定宇宙。

1957年，美國普林斯頓大學的休·艾弗雷特三世最早提出多世界理論^[2][3]，他假設所有孤立系統的演化都遵循薛定諤方程式，波函數不會崩坍，而量子的測量卻只能得到一種結果，也就是說，量子處於疊加態。艾弗雷特認為測量儀器與被測系統的狀態之間有某種關聯，稱之為相對態（relative state）。艾弗雷特語出驚人地表示，測量帶來的不是坍縮，而是分裂（Splitting）的宇宙。宇宙誕生以來，已經進行過無數次這樣的分裂。他說宇宙像一個阿米巴變形蟲，當電子通過雙縫後，這個蟲子自我裂變，繁殖成為兩個幾乎一模一樣的變形蟲。唯一的不同是，一隻蟲子只記得電子從左而過，另一隻蟲子只記得電子從右而過。這樣一來，薛定諤的貓再也不必為死活問題困擾，宇宙分裂成了兩個，一個有活貓，一個有死貓^{[註 2]}。他的導師惠勒意識到「分裂」（Splitting）這個用詞的不妥，易產生誤導，他在論文的空白里寫道：「分裂？(分身)最好換個詞。」

對於多世界詮釋，物理學界的反應異常冷淡，1959年艾弗雷特飛去哥本哈根見到玻爾，尼爾斯·玻爾沒有作任何評論。

愛因斯坦曾說：「我不能相信，僅僅是因為看了它一眼，一隻老鼠就使得宇宙發生劇烈的改變。」^[13]德克薩斯大學的布萊斯·德威特（Bryce S. DeWitt）表示：「我仍然清晰地記得，當我第一次遇到多世界概念時所受到的震動。100個略有缺陷的自我複製，都在不停地分裂成進一步的複製，而最後面目全非。這個想法是很難符合常識的。」

艾弗雷特心灰意冷，退出理論物理界，在美國五角大廈武器系統評估組的防禦分析協會，主要研究核武與計算機。直至1960及1970年代，布萊斯·德威特重新提出多世界詮釋^[1]，它成為物理界熱門的話題之一。

註釋

1. 微觀粒子同時存在多個狀態，又稱為疊加態，這是因為微觀粒子具有波的性質。
2. 格利賓在《尋找薛定諤貓》書中寫道：「埃弗雷特……指出兩隻貓都是真實的。有一隻活貓，有一隻死貓，但它們位於不同的世界中。問題並不在於盒內的放射性原子是否衰變，而在於它既衰變又不衰變。當我們向盒子裏看時，整個世界分裂成它自己的兩個版本。這兩個版本在其他各方面都是一致的。唯一的差別在其中一個版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一版本中，原子沒有衰變，貓還活着。」

參考文獻

1. Bryce Seligman DeWitt, Quantum Mechanics and Reality: Could the solution to the dilemma of indeterminism be a universe in which all possible outcomes of an experiment actually occur?, Physics Today, 23(9) pp 30-40 (September 1970) "every quantum transition taking place on every star, in every galaxy, in every remote corner of the universe is splitting our local world on earth into myriads of copies of itself." See also Physics Today, letters followup, 24(4), (April 1971), pp 38-44
2. Hugh Everett Theory of the Universal Wavefunction （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Thesis, Princeton University, (1956, 1973), pp. 1–140
3. Everett, Hugh. Relative State Formulation of Quantum Mechanics. Reviews of Modern Physics. 1957, 29: 454–462 [2012-07-16]. Bibcode:1957RvMP...29..454E. doi:10.1103/RevModPhys.29.454. （原始內容存檔於2011-10-27）.
4. Cecile M. DeWitt, John A. Wheeler eds, The Everett–Wheeler Interpretation of Quantum Mechanics, Battelle Rencontres: 1967 Lectures in Mathematics and Physics (1968)
5. Bryce Seligman DeWitt, The Many-Universes Interpretation of Quantum Mechanics, Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi" Course IL: Foundations of Quantum Mechanics, Academic Press (1972)
6. Bryce Seligman DeWitt, R. Neill Graham, eds, The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1973), ISBN 0-691-08131-X Contains Everett's thesis: The Theory of the Universal Wavefunction, pp 3–140.
7. H. Dieter Zeh, On the Interpretation of Measurement in Quantum Theory, Foundation of Physics, vol. 1, pp. 69–76, (1970).
8. Wojciech Hubert Zurek, Decoherence and the transition from quantum to classical, Physics Today, vol. 44, issue 10, pp. 36–44, (1991).
9. Wojciech Hubert Zurek, Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical, Reviews of Modern Physics, 75, pp. 715–775, (2003)
10. Everett, Hugh. Relative State Formulation of Quantum Mechanics. Reviews of Modern Physics. 1957, 29 (3): 454–462 [2011-10-24]. Bibcode:1957RvMP...29..454E. doi:10.1103/RevModPhys.29.454. （原始內容存檔於2011-10-27）.
11. Everett, Hugh; Wheeler, J. A.; DeWitt, B. S.; Cooper, L. N.; Van Vechten, D.; Graham, N. DeWitt, Bryce; Graham, R. Neill , 編. The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics. Princeton Series in Physics. Princeton, NJ: Princeton University Press. 1973: v. ISBN 0-691-08131-X.
12. Bryce S. DeWitt. Quantum mechanics and reality. Physics Today. 1970, 23 (9): 30–35. Bibcode:1970PhT....23i..30D. doi:10.1063/1.3022331. See also Leslie E. Ballentine; Philip Pearle; Evan Harris Walker; Mendel Sachs; Toyoki Koga; Joseph Gerver; Bryce DeWitt. Quantum‐mechanics debate. Physics Today. 1971, 24 (4): 36–44. Bibcode:1971PhT....24d..36.. doi:10.1063/1.3022676.
13. Barbara A. Holmes, Race and the Cosmos: An Invitation to View the World Differently , P148.. [2023-08-09]. （原始內容存檔於2023-08-18）.

延伸閱讀

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• Jeffrey A. Barrett and Peter Byrne, eds., "The Everett Interpretation of Quantum Mechanics: Collected Works 1955–1980 with Commentary", Princeton University Press, 2012.
• Julian Brown, Minds, Machines, and the Multiverse, Simon & Schuster, 2000, ISBN 0-684-81481-1
• Paul C.W. Davies, Other Worlds, (1980) ISBN 0-460-04400-1
• James P. Hogan, The Proteus Operation (science fiction involving the many-worlds interpretation, time travel and World War 2 history), Baen, Reissue edition (August 1, 1996) ISBN 0-671-87757-7
• Adrian Kent, One world versus many: the inadequacy of Everettian accounts of evolution, probability, and scientific confirmation（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
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• Sean M. Carroll, Charles T. Sebens, Many Worlds, the Born Rule, and Self-Locating Uncertainty,
  arXiv:1405.7907

參見

• 物理學主題
• 神話主題

• 量子論
• 哥本哈根詮釋
• 愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論
• 量子力學詮釋
• 平行宇宙
• 量子自殺- 一個思想實驗
• 波函數塌縮
• 一致性歷史詮釋
• 多重宇宙論

外部連結

• Everett's Relative-State Formulation of Quantum Mechanics（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Jeffrey A. Barrett's article on Everett's formulation of quantum mechanics in the Stanford Encyclopedia of Philosophy.
• Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Lev Vaidman's article on the many-worlds interpretation of quantum mechanics in the Stanford Encyclopedia of Philosophy.
• Hugh Everett III Manuscript Archive (UC Irvine)（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Jeffrey A. Barrett, Peter Byrne, and James O. Weatherall (eds.).
• Michael C Price's Everett FAQ（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） -- a clear FAQ-style presentation of the theory.
• The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - a description for the lay reader with links.
• Against Many-Worlds Interpretations by Adrian Kent（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Many-Worlds is a "lost cause" according to R. F. Streater
• The many worlds of quantum mechanics（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） John Sankey
• Max Tegmark's web page（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Henry Stapp's critique of MWI, focusing on the basis problem（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Canadian J. Phys. 80,1043–1052 (2002).