休·艾弗雷特三世(Hugh Everett III,1930年11月11日-1982年7月19日),美國量子物理學(xué)家,以提出多世界詮釋而著名。
艾弗萊特出生于1930年11月11日,由于祖父和父親也都叫 Hugh Everett,因此他是艾弗雷特三世。
艾弗萊特崇敬愛因斯坦,12歲的時候,他就寫信問在普林斯頓的愛因斯坦一些關(guān)于宇宙的問題,愛因斯坦去信回答了他。1953年畢業(yè)于美國天主教大學(xué)化學(xué)工程系,獲得獎學(xué)金入讀普林斯頓大學(xué),一開始他進的是數(shù)學(xué)系,但他很快想方設(shè)法轉(zhuǎn)投物理。他的指導(dǎo)教授是物理學(xué)家約翰·惠勒,研究所期間,艾弗雷特專攻馮·諾伊曼和玻爾的量子力學(xué)。
1957年艾弗雷特在博士論文Relative State Formulation of Quantum Theory(Rev. Mod. Phys. 29: 454–462)中,提出多世界詮釋(many worlds interpretation,MWI)。他假設(shè)所有孤立系統(tǒng)的演化都遵循薛定諤方程,波函數(shù)不 會崩坍(Collapse),而量子的測量卻只能得到一種結(jié)果,也就是說,處于疊加態(tài)。艾弗雷特認為測量儀器與被測系統(tǒng)的狀態(tài)之間有某種關(guān)聯(lián),稱之為相對 態(tài)(relative state),測量帶來的不是坍縮,而是分裂(Splitting)的宇宙。對此物理學(xué)界的反應(yīng)是異常的冷淡,1959年前往哥本哈根與玻爾見面,玻爾對 此不作任何評論。獲得博士學(xué)位后,艾弗雷特離開物理界,進入美國五角大樓工作,后來在金融界、電腦界工作。
艾弗雷特長年抽煙與酗酒,1982年心臟病死于家中。艾弗雷特育有一子一女。女兒 Liz 長期為精神分裂癥而困擾,1996年自殺。兒子 Mark Oliver Everett 是搖滾樂隊 Eels 的成員。2007年,他接受BBC的邀請,參與一個有關(guān)父親生平的節(jié)目Parallel Worlds, Parallel Lives,他表示“父親不曾跟我說過有關(guān)他的理論的片言只語”,“他活在自己的平行世界”。
艾弗雷特被《科學(xué)美國人》(Scientific American)譽為“20世紀最重要的科學(xué)家之一”。
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科學(xué)家家庭成員多“自閉癥”和“精神分裂癥”。
多世界詮釋(many-worlds interpretation 或簡稱 MWI)是一種假定存在無數(shù)個平行世界,并以此來解釋微觀世界各種現(xiàn)象的量子論詮釋,其優(yōu)點是不必考慮波函數(shù)塌縮。
當觀測一個處于共存狀態(tài)[1]的量子時會引起這種狀態(tài)的崩潰從而量子只具有粒子的性質(zhì),多世界詮釋認為,觀測時分離出無數(shù)個平行宇宙,每個宇宙都有一個確定的狀態(tài),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(xué)休·艾弗雷特三世(Hugh Everett III)提出多世界理論,他假設(shè)所有孤立系統(tǒng)的演化都遵循薛丁格方程式,波函數(shù)不 會崩坍,而量子的測量卻只能得到一種結(jié)果,也就是說,處于疊加態(tài)。艾弗雷特認為測量儀器與被測系統(tǒng)的狀態(tài)之間有某種關(guān)聯(lián),稱之為相對態(tài)(relative state)。艾弗雷特語出驚人的表示,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(jīng)進行過無數(shù)次這樣的分裂。他說宇 宙像一個阿米巴變形蟲,當電子通過雙縫后,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,一隻蟲子記得電子從左而過,另一隻蟲子記得電子從右而過。這樣一來,薛丁格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?;堇找庾R到「分裂」這個用詞的不妥,易產(chǎn)生誤導(dǎo),他在論文的空白里寫道:“分裂?最好換個詞。”對此物理學(xué)界的反應(yīng)是異常的冷淡,1959年艾弗雷特飛去哥本哈根見到波耳,尼爾斯·波耳則不作任何評論。
愛因斯坦曾說:“我不能相信,僅僅是因為看了它一眼,一只老鼠就使得宇宙發(fā)生劇烈的改變。”德克薩斯大學(xué)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,而最后 面目全非。這個想法是很難符合常識的。這是一種徹頭徹尾的精神分裂癥……”。后來布萊斯·德威特是最積極的鼓吹者之一。
艾弗雷特心灰意冷,退出物理界,任職於國防部五角大廈,后來又創(chuàng)辦Lambda公司。20世紀70年代,德威特重新提出多世界詮釋,并在物理界成為熱門的話題之一。
薛定諤的貓
薛定諤的貓(英語:Erwin Schrodinger"s Cat)是奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤試圖證明量子力學(xué)在宏觀條件下的不完備性而提出的一個思想實驗。實驗內(nèi)容如下:
“把一只貓放進一個封閉的盒子里,然后把這個盒子連接到一個包含一個放射性原子核和一個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。設(shè)想這個放射性原子核在一個小時內(nèi)有50%的可能性發(fā)生衰變。如果發(fā)生衰變,它將會發(fā)射出一個粒子,而發(fā)射出的這個粒子將會觸發(fā)這個實驗裝置,打開裝有毒氣的容器,從而殺死這只貓。根據(jù)量子力學(xué),未進行觀察時,這個原子核處于已衰變和未衰變的疊加態(tài),但是,如果在一個小時后把盒子打開,實驗者只能看到“衰變的原子核和死貓”或者“未衰變的原子核和活貓”兩種情況。
現(xiàn)在的問題是:這個系統(tǒng)從什么時候開始不再處于兩種不同狀態(tài)的疊加態(tài)而成為其中的一種?在打開盒子觀察以前,這只貓是死了還是活著抑或半死半活?這個實驗的原意是想說明,如果不能對波函數(shù)塌縮以及對這只貓所處的狀態(tài)給出一個合理解釋的話,量子力學(xué)本身是不完備的。”
這個思想實驗的意義是,將量子理論從微觀領(lǐng)域帶到了宏觀領(lǐng)域,而導(dǎo)出和一般常識相沖突的結(jié)果。根據(jù)哥本哈根學(xué)派的解釋,當觀察者未打開盒子之前,貓?zhí)幱谝环N“又死又活”的狀態(tài),該狀態(tài)可以用一個波函數(shù)來描述,而波函數(shù)可由薛定諤方程解出。一旦觀察者打開盒子觀察,波函數(shù)會坍塌,貓呈現(xiàn)在觀察者面前的只會是“生”或“死”的狀態(tài)之一。這導(dǎo)致了對世界客觀性和人意識的作用的討論。
根據(jù)多世界理論,當觀察者打開盒子的一刻,世界會分裂成多個世界,而觀察者只能進入眾多的世界其中的一個,而觀察結(jié)果就因此只有一個,貓是“生”或“死”。而在其他世界里貓的狀態(tài)會由薛定諤方程決定。其生存的概率越大,貓幸存下來而處于其中的世界的數(shù)目就越多。
薛定諤的貓可被視為一個佯謬,由“不確定”的衰變-檢測器-毒藥-貓的生死構(gòu)成一條因果鏈,將量子的不確定與宏觀物質(zhì)(貓的生死)的不確定性聯(lián)系起來,而根據(jù)日常經(jīng)驗,無論我們是否觀察,貓的狀態(tài)必為生或死中之一。