量子理论中的“意义”（二） (4-2)

我们回到前面最早提出魏格纳朋友实验的Everett。事实上他提出这个实验的目的并不是为了证明意识的作用，而是为了证明哥本哈根诠释的不自洽。他的解决方案就是，多世界理论。

多世界理论非常明确地赋予观察一个物理意义：观察只不过是观察者和被观察系统之间的某种相互作用，它可以、也必须由量子理论本身来描述。并且同时，观察者本人也不过是某种物理实体，从物理上，观察者和一台观测仪器的观察行为并没有任何区别，他们的观察行为和信息的接收也是由量子理论来描述的。而我们前面的简单推导已经显示了，量子系统的一个非常独特而且普遍的现象就是，观察导致纠缠，纠缠导致独立性的丧失。

我们仍以薛定谔猫为例。前面显示，按照量子力学的演化规则，整个“猫+毒药+观察者”的复合系统最终无可避免地结束于这样一种状态：

|A〉|S〉|H〉＋|D〉|R〉|U〉

用人话来讲，整个复合态就是这样的：

{（毒药释放，猫死，看到猫死）+（毒药没释放，猫活，看到猫活）}

我们可以看到，我们没有任何办法把它分解成毒药态、猫态、观察者态三者的直积形式。也就是说，当观察者完成了对猫的观察之后，观察者和猫之间就形成了量子纠缠。完成观察后，猫的每个状态（“死”和“活”）、观察者的每一个可能状态（“看到猫死” 和“ 看到猫活”）都不再独立。

理论上，单独的观察者的状态和单独的猫的状态都已不复存在。也就是说，我们如果笼统地问：猫是死的还是活的？这个问题就变得毫无意义了。因为猫已经不是一个独立存在了，它和观察者纠缠在一起了。此时我们对猫的状态的描述必须建立在观察者某个状态的前提下，反之亦然。也就是说，猫的状态是相对于观察者状态存在的，而观察者的状态也是相对于猫的状态而存在的。Everret把这个叫做“相对态”（relative state）：系统的每个叠加态仍然存在，但是它们是相对于观察者存在的，反之亦然。

因此，在观察的时候，观察者的一个状态（看到猫死）就会和猫的一个状态（死）关联起来，而他的另一个状态（看到猫活）和猫的另一个状态（活）关联起来。这是由薛定谔方程的线性演化导致的必然结果。这样一来观察者并不是以一个独立的观察者而分别观察猫的“死态”或“活态”，而是以一个多态叠加的形式，分别于猫的各个状态纠缠。

当观察者问自己，“猫是死的还是活的？”我们只能这么回答：相对于我们看到猫死的状态，猫是死的；相对于我们看到猫活的状态，猫是活的。而你非要想问，猫自己本身到底是死的还是活的？对不起，猫自己是什么？只有一个和整个宇宙纠缠在一起的波函数，没有独立的猫自己存在。当我们在用“猫自己”这种词语的时候，我们指的就不会是纯的量子态，而是量子态相对于观察者的的一个分支（branch）。

现在，不论是观察者还是猫，都不可能完全与外界环境隔绝，他们都浸泡在大气当中，在引力场中，并且在宇宙的背景辐射中游泳。并且，量子纠缠与经典的相互作用完全不同，它是长程的，相互作用的两个物体可以跨越时空相互关联，并且保持这种关联。那么很迅速地，系统就会和外界环境纠缠起来，而环境又会和环境之外的环境纠缠起来，把系统与外界的纠缠不断扩大。最终，系统与整个宇宙浑然一体而不可分割。

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